INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
UNIDAD AZCAPOTZALCO
ANÁLISIS TÉRMICO Y SELECCIÓN DE UN AEROGENERADOR
PARA SUMINISTRO DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN LA PAZ,
BAJA CALIFORNIA SUR
TESIS PROFESIONAL
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE:
INGENIERO MECÁNICO
PRESENTA:
DOMINGO ANDRÉS HERNÁNDEZ ZÚÑIGA
MÉXICO, D.F. 2012
Instituto Politécnico Nacional
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Unidad Azcapotzalco
Agradecimientos: A
Dios.
A mis padres en especial a mi madre Rosa Lilia Zúñiga Mejía por su cariño, apoyo, aguante y
comprensión para cumplir juntos este logro tan importante, a mi padre Rodolfo Hernández
Hernández, a mi hermana Úrsula Mariana Hernández Zúñiga, a mi familia por el apoyo
brindado.
A todos mis profesores por los conocimientos que me brindaron a lo largo de mi carrera, sin los
cuales no hubiera sido posible realizar este trabajo, en especial a mis asesores Ing. Enrique Lima
Morales, M. en C. Fredy Donis Sánchez.
A la M. en C Rosa Angélica Ángeles Zurita, a la Ing. Lilian Viridiana Martínez García; así como al
M. en C. José Luis Mora Rodríguez por el apoyo y asesoría brindados dentro y fuera de las aulas.
A todas aquellas personas que son especiales para mí, que en algún momento de este largo camino
pusieron un granito de arena para poder hacer posible este proyecto tan importante para mí
las que todavía están y algunas que ya están junto a Dios.
Domingo Andrés Hernández Zúñiga
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Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Unidad Azcapotzalco
Índice
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vi
vi
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Objetivo
Introducción
Justificación
Capítulo 1 Generalidades de los Aerogeneradores
1.1 Historia de los Aerogeneradores
1
1.2 Definiciones Básicas
2
1.2.1
1.2.2
1.2.3
1.2.4
1.2.5
1.2.6
1.2.7
1.2.8
Energía
Calor
Trabajo
Energía Interna
Temperatura
Presión
Densidad
Masa
2
3
3
3
3
4
4
4
1.3 Formas de Energía
1.3.1
1.3.2
1.3.3
1.3.4
1.3.5
1.3.6
1.3.7
1.3.8
1.3.9
1.3.10
5
Energía Eléctrica
Energía Luminosa
Energía Mecánica
Energía Térmica
Energía Eólica
Energía Solar
Energía Nuclear
Energía Hidráulica
Energía Fotovoltaica
Energía de Reacción
5
5
6
6
7
8
9
9
10
10
1.4 Combustibles Fósiles
11
1.4.1 El petróleo como Energía
1.4.2 El gas natural como Energía
1.4.3 El Carbón como Energía
11
11
11
1.5 Contaminación Atmosférica
1.5.1
1.5.2
1.5.3
1.5.4
11
Contaminantes Primarios
Contaminantes Secundarios
Principales tipos de contaminación
Gases contaminantes de la atmosfera
i
12
12
13
13
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Índice
Pág.
Capítulo 2
Energía Eólica
16
2.1 Introducción a los pioneros de la energía eólica
17
2.2 Definición de aerogenerador
17
2.2.1 Clasificación de los aerogeneradores
2.2.2 Componentes de un aerogenerador
2.3 Principios básicos de las condiciones atmosféricas
2.3.1 Circulación atmosférica
2.3.2 Causas principales del origen del viento
2.3.3 Vientos sinópticos para diversas regiones mexicanas
2.4 Tipos de vientos
2.4.1
2.4.2
2.4.3
2.4.4
2.4.5
17
21
23
23
23
26
26
Viento sinóptico horizontal
Vientos a nivel de suelo
Frecuencia de viento
Vientos particulares y locales
Dirección del viento
27
27
27
28
29
Capítulo 3 Ingeniería básica de Aerogeneradores
30
3.1 Aerogeneradores de eje horizontal
30
3.2 Ley exponencial de Hellmann
35
3.3 Energía útil del viento.
37
3.4 Fuerzas de arrastre y sustentación en un perfil.
39
3.4.1 Polar de un Perfil.
42
3.5 Funcionamiento de turbinas eólicas
3.5.1
3.5.2
3.5.2
3.5.3
Teoría del momento lineal.
Cargas que actúan sobre el rotor.
Condiciones de operación
Vibraciones
ii
43
43
46
47
47
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Unidad Azcapotzalco
Índice
Pág.
Capítulo 4 Análisis térmico y económico del aerogenerador
48
4.1 Análisis de Ingeniería para el desarrollo de un aerogenerador de
Tripala
49
4.1.1 Aspectos de Aplicación
4.1.2 Condiciones Geográficas y Climatológicas de la Paz Baja California
49
49
4.2 Análisis de las condiciones Térmicas para el aerogenerador
51
4.3 Dimensión de un Rotor Eólico
53
4.3.1 Área Frontal de un Rotor Eólico
4.3.2 Relación de Velocidad Periférica
53
57
4.4 Cálculo de la carga eléctrica requerida
58
4.4.1 Análisis de la carga eléctrica domestica
4.5 Altura de montaje
59
4.5.1 Emplazamiento.
59
4.6 Cálculo de la potencia para el aerogenerador
4.6.1
4.6.2
4,6.3
4.6.4
4.6.4
Cálculo de aprovechamiento
Impacto ambiental
Impacto sobre las aves.
Ruido.
Impacto visual.
60
61
61
61
62
63
4.7 Análisis económico
4.7.1
4.7.2
4.7.3
4.7.4
4.7.5
58
64
Análisis de costos
Costo de ingeniería.
Retorno de la inversión
Punto de equilibrio
Análisis costo-beneficio.
64
65
67
69
71
Conclusiones y recomendaciones
Bibliografía
Anexos
74
76
78
iii
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Índice de figuras
Fig. 1.1
Fig. 1.2
Fig. 1.3
Fig. 1.4
Fig. 1.5
Fig. 1.6
Fig. 1.7
Fig. 1.8
Fig. 1.9
Fig. 1.10
Fig. 2.1
Fig. 2.2
Fig. 2.3
Fig. 2.4
Fig. 2.5
Fig. 2.6
Fig. 2.7
Fig. 3.1
Fig. 3.2
Fig. 3.3
Fig. 3.4
Fig. 3.5
Fig. 3.6
Fig. 3.7
Fig. 3.8
Fig. 3.9
Fig. 3.10
Fig. 3.11
Fig. 3.12
Fig. 3.13
Fig. 3.14
Fig. 3.15
Fig. 4.1
Fig. 4.2
Fig. 4.3
Fig. 4.4
Fig. 4.5
Fig. 4.6
Torres de transmisión de energía eléctrica.
Proceso de aprovechamiento de energía eléctrica.
Aprovechamiento de energía mecánica en un motor de combustión
Interna.
Vista aérea de un Geiser (Energía térmica)
Parque de Aerogeradores
Diagrama del uso de la energía solar.
Torres de enfriamiento de una planta
Cortina de presa hidráulica.
Paneles fotovoltaicos (aprovechamiento de la energía solar)
Motor de combustión interna.
Aerogenerador Vertical
Aerogenerador Horizontal.
Aerogenerador de dos palas.
Aerogenerador movido por veleta.
Circulación de los vientos.
Esquema general de un viento particular tierra-mar y viceversa (brisas)
Brisas de mar.
Aerogenerador de hélice bi-pala Aerogenerador de uso comercial
Aerogenerador de hélice
Posición del eje la posición del eje puede ser alineada al generador ó
poseer un eje distinto
Diagrama para determinar la potencia nominal
Variación de la velocidad del viento (capa límite) con la altura sobre el
terreno, según la ley exponencial de Hellmann.
Mapa de distribución del viento en México
Área A barrida por el rotor de diámetro D
Perfil situado en un flujo de corriente
Placa plana.
Placa plana vectores.
Perfil Aerodinámico
Perfil Aerodinámico simétrico.
Polar de un Perfil.
Posición de la turbina.
Flexión de la Flecha y las palas por acción del viento.
Mapa de la República Mexicana
Ubicación geográfica de la Paz Baja California dentro de la República
Mexicana
Diagrama de cuerpo libre del Rotor
Altura de Montaje.
Nivel de ruido de un aerogenerador
Comparación del Nivel de ruido.
iv
Pág.
5
5
6
7
8
9
9
10
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18
18
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Índice de tablas
Tabla 2.1
Tabla 3.1
Tabla 4.1
Tabla 4.2
Tabla 4.3
Tabla 4.4
Tabla 4.5
Tabla 4.6
Tabla 4.7
Tabla 4.8
Tabla 4.9
Características de los Aerogeneradores
De variación del exponente de Hellmann en función de la rugosidad del
terreno
Condiciones climatológicas de La Paz Baja California Sur
Valores del factor de potencia F
Factores de corrección de la densidad del aire.
Valores estimados de la eficiencia en %.
Datos de los equipos disponibles.
Carga eléctrica de la casa habitación
Aerogenerador catálogo de la empresa Bornay
Análisis de costos
Análisis de materiales
v
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21
35
50
54
55
55
55
58
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Objetivo.
Aplicar una maquina motora que sea capaz de generar energía sustentable que no contamine,
utilizando un aerogenerador, que satisfaga el suministro de energía eléctrica para una casa
habitación en la zona de, La Paz Baja California Sur, aprovechando los recursos naturales
renovables.
Introducción.
Hoy en día en el mundo uno de los grandes problemas es el referente a la energía, el consumo
de esta energía no alcanza un nivel satisfactorio, porque la mayoría de la energía que se usa en
el planeta proviene de recursos no renovables. Sin embargo la energía puede usarse de una
manera más limpia y menos costosa, de fuentes renovables como la energía solar, energía
eólica, la geotérmica, la mareomotriz, entre algunas otras maneras más.
La energía eólica es un recurso abundante, renovable, limpio y ayuda a disminuir las emisiones
de gases de efecto invernadero al poder remplazar por ejemplo termoeléctricas a base de
combustibles fósiles.
El uso de esta energía como todas las fuentes de energía posee ciertas ventajas y desventajas,
pero el resultado es aceptable. Además este tipo de energía, posee una cierta capacidad que le
permite usarse como fuente de energía para las poblaciones pequeñas donde no hay acceso
directo de energía por redes eléctricas como las conocemos convencionalmente.
Esta última ventaja puede beneficiar a las personas que no poseen energía eléctrica.
En base a esto, un dispositivo que se encargue de captar la fuerza del viento, es la forma de
aprovechar este recurso, esto ya se uso anteriormente con el molino de viento tradicional que
mediante su perfeccionamiento a dado lugar al desarrollo de modernos aerogeneradores, el
cual se basa en el principio de una máquina motora, que mediante el funcionamiento mecánico
genera energía eléctrica.
Estos equipos pueden instalarse aislados o bien en agrupaciones, dicha aplicación se diferencia
en dos formas, las centralizadas, generadoras de cantidades importantes de energía eléctrica
vertida a la red de distribución de manera directa y las autónomas, donde la producción tiene un
fin de uso directo a energía eléctrica o térmica.
Sin embargo el viento tiene características que lo diferencian de otras fuentes de energía, es
muy variable, impredecible y de rápida dispersión. Ello obliga a que la ubicación del proyecto
sea estudiada y analizada de modo que se localice una zona donde el viento sea lo más
constante posible y con una intensidad aprovechable. Lo que lleva a centrarnos en la Republica
Mexicana, en donde existen diversas zonas con características donde la cantidad de viento es
favorable para la aplicación del aerogenerador que se busca tenga la mejor captación posible.
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Justificación
Actualmente la tecnología se ha desarrollado para explotar el uso de recursos naturales no
renovables. Es el caso del petróleo, donde en México hay una extracción muy grande de este
recurso y desafortunadamente se está agotando.
A finales del mes de marzo del 2011, Pemex anunció que las reservas totales de hidrocarburos
en México la integran poco más de 43 mil millones de barriles de petróleo crudo, equivalentes a
31 años de producción.
Por lo tanto una de las opciones al uso de este recurso que se está limitando, es el desarrollo
de tecnología enfocada al aprovechamiento del viento, este recurso a tenido buenas
aplicaciones, en grandes agrupaciones sirve para generar importantes cantidades de energía
eléctrica, pero también existen, los sistemas autónomos, donde la producción tiene un fin de
uso específicamente a energía eléctrica o térmica.
Para la producción de energía eléctrica aprovechando la energía eólica, comúnmente se utilizan
los aerogeneradores pequeños que no requieren de una gran instalación y su mantenimiento es
sencillo.
Una vez entendido esto, se sabe entonces que la energía obtenida de los aerogeneradores
puede ser utilizada para la sustentación de energía eléctrica en una casa habitación sin
depender de una red eléctrica.
Por lo que este trabajo busca aplicar esta tecnología, para aprovechar un recurso con una
fuente de energía inagotable como el viento y dar solución a la situación en la que nos hemos
encontrado desde hace algunos años donde únicamente se depende de la energía que nos
proporcionan los recursos no renovables.
vii
Capítulo 1
Generalidades
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1.1 Historia de los Aerogeneradores
Hacia el siglo VIII aparecieron en Europa, procedentes del este, grandes molinos de eje
horizontal con cuatro aspas. Su fabricación en gran número, en particular por los holandeses,
les hizo alcanzar una gran firmeza, pese a que, debido a las dimensiones de sus aspas
distaban mucho de recoger en máximo de potencia.
Necesitaban una regulación de la orientación de la tela. Siempre sucede esto en los molinos de
viento de eje horizontal que han de trabajar siempre frente al viento. Estos molinos eran muy
adecuados para vientos del orden de 5 m/s (20 Km/h).
Es a partir de los siglos XII-XIII cuando empieza a generalizarse el uso de los molinos de viento
para la elevación de agua y la molienda de grano, los más antiguos aparecieron en Turquía, en
Irán y en Afganistán A principios del siglo XII. Europa se llenó a su vez de molinos, sobre todo
en Bélgica y en los Países Bajos.
Los molinos de Holanda tienen 4 aspas de lona, mientras que los de Baleares y Portugal tienen
6, y los de Grecia, 12. Los molinos con gran número de palas determinan velocidades de
rotación relativamente bajas y un funcionamiento útil a partir de velocidades del viento del orden
de 2 m/s.
Todos estos molinos se mantendrán hasta entrados el siglo XIX. El desarrollo de los molinos de
viento se interrumpe con la revolución industrial y la utilización masiva de vapor, la electricidad y
los combustibles fósiles como fuentes de energía motriz.
Es sin embargo en la segunda mitad del siglo XIX cuando tiene lugar uno de los más
importantes avances en la tecnología del aprovechamiento del viento, con la aparición del
popular "modelo multípalas americano", utilizado para bombeo de agua prácticamente en todo
el mundo, y cuyas características habrían de sentar las bases para el diseño de los modernos
generadores eólicos.
Fue entre las guerras mundiales cuando aparecieron, como consecuencia de los progresos
técnicos de las hélices de aviación, y con ellas los proyectos de grandes aerogeneradores de
dos o tres palas. Se tendió a construir casi únicamente los de dos, ya que resultan más baratos.
Incluso se pensó en utilizar una única pala equilibrada con un contrapeso. Actualmente
predominan los molinos tripalas.
Estos aerogeneradores giran más rápidamente que los multipalas, lo que constituye una ventaja
cuando se trata de alimentar máquinas de gran velocidad de rotación como los alternadores
eléctricos. Los grandes aerogeneradores están situados en lo alto de una torre tronco-cónica de
acero.
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1.2 Definiciones Básicas
1.2.1 Energía
La Energía es un concepto esencial de las ciencias. Desde un punto de vista material complejo
de definir. La más básica de sus definiciones indica que se trata de la capacidad que poseen los
cuerpos para producir Trabajo, es decir la cantidad de energía que contienen los cuerpos se
mide por el trabajo que son capaces de realizar.
La realidad del mundo físico demuestra que la energía, siendo única, puede presentarse bajo
diversas formas capaces de transformarse unas a otras.
 Energía cinética
Energía que un objeto posee debido a su movimiento. La energía cinética depende de la masa
y la velocidad del objeto según la ecuación. La energía asociada a un objeto situado a
determinada altura sobre una superficie se denomina energía potencial. Si se deja caer el
objeto, la energía potencial se convierte en energía cinética.
Dónde:
Ec = Energía Cinética.
m = Masa.
v = Velocidad del mismo elevada al cuadrado.
 Energía potencial
La energía potencial es la capacidad que tienen los cuerpos para realizar un trabajo,
dependiendo de la configuración que tengan en un sistema de cuerpos que ejercen fuerzas
entre sí. Puede pensarse como la energía almacenada en un sistema, o como una medida del
trabajo que un sistema puede entregar.
Más rigurosamente, la energía potencial es una magnitud escalar asociada a un campo de
fuerzas (o como en elasticidad un campo tensorial de tensiones). Cuando la energía potencial
está asociada a un campo de fuerzas, la diferencia entre los valores del campo en dos puntos A
y B es igual al trabajo realizado por la fuerza para cualquier recorrido entre B y A.
Dónde:
EP = Energía Potencial.
m = Masa.
g = Gravedad.
∆h = Diferencia de alturas.
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1.2.2 Calor
El calor es el proceso de transferencia de energía entre diferentes cuerpos o diferentes zonas
de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas. Este flujo siempre ocurre
desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la
transferencia hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico (ejemplo: una
bebida fría dejada en una habitación se entibia).
La energía puede ser transferida por diferentes mecanismos, entre los que cabe reseñar la
radiación, la conducción y la convección, aunque en la mayoría de los procesos reales todos se
encuentran presentes en mayor o menor grado.
La energía que puede intercambiar un cuerpo con su entorno depende del tipo de
transformación que se efectúe sobre ese cuerpo y por tanto depende del camino. Los cuerpos
no tienen calor, sino energía interna.
La energía existe en varias formas. En este caso nos enfocamos en el calor, que es el proceso
mediante el cual la energía se puede transferir de un sistema a otro como resultado de la
diferencia de temperatura.
1.2.3 Trabajo
En el caso de un sistema termodinámico, el trabajo no es necesariamente de naturaleza
puramente mecánica, ya que la energía intercambiada en las interacciones puede ser
mecánica, eléctrica, magnética, química, etc. por lo que no siempre podrá expresarse en la
forma de trabajo mecánico.
No obstante, existe una situación particularmente simple e importante en la que el trabajo está
asociado a los cambios de volumen que experimenta un sistema (v.g., un fluido contenido en un
recinto de forma variable).
1.2.4 Energía Interna
Se define como la suma de todas las formas microscópicas de energía de un sistema y se
denota mediante U.
1.2.5 Temperatura
Se define como una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema
termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica.
Más específicamente, está relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida
como "energía cinética", que es la energía asociada a los movimientos de las partículas del
sistema, sea en un sentido traslacional, rotacional, o en forma de vibraciones.
A medida de que sea mayor la energía cinética de un sistema, se observa que éste se
encuentra más "caliente"; es decir, que su temperatura es mayor.
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1.2.6 Presión
Es una magnitud física escalar que mide la fuerza en dirección perpendicular por unidad de
superficie. Cuando sobre una superficie plana de área A se aplica una fuerza normal F de
manera uniforme, la presión P viene dada de la siguiente forma:
Dónde:
P = Presión [Pa]
F = Fuerza [N]
A= Área
[m2]
 Presión Absoluta y Relativa
En determinadas aplicaciones la presión se mide no como la presión absoluta sino como la
presión por encima de la presión atmosférica, denominándose presión relativa, presión normal,
presión de gauge o presión manométrica.
Consecuentemente, la presión absoluta es la presión atmosférica más la presión manométrica
(presión que se mide con el manómetro).
1.2.7 Densidad
La densidad (símbolo ρ) es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa contenida en
un determinado volumen de una sustancia. Es la relación entre la masa de un cuerpo y el
volumen que ocupa.
Dónde:
ρ = Densidad
m = Masa
v = Volumen
1.2.8 Masa
Es la cantidad de materia que posee un cuerpo. Es una propiedad intrínseca de los cuerpos que
determina la medida de la masa inercial y de la masa gravitacional. La unidad utilizada para
medir la masa en el Sistema Internacional de Unidades es el kilogramo (kg).
Es una cantidad escalar y no debe confundirse con el peso, que es una cantidad vectorial que
representa una fuerza.
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1.3 Formas de Energía
1.3.1 Energía Eléctrica
Se denomina energía eléctrica a la forma de energía que resulta de la existencia de una
diferencia de potencial entre dos puntos, lo que permite establecer una corriente eléctrica entre
ambos (cuando se les coloca en contacto por medio de un conductor eléctrico) para obtener
trabajo.
Fig. 1.1 Torres de transmisión de energía eléctrica.
1.3.2 Energía Luminosa
La energía lumínica o luminosa es la energía fracción percibida de la energía transportada por
la luz y que se manifiesta sobre la materia de distintas maneras, una de ellas es arrancar los
electrones de los metales, puede comportarse como una onda o como si fuera materia, pero lo
más normal es que se desplace como una onda e interactúe con la materia de forma material o
física.
Fig. 1.2 Proceso de aprovechamiento de energía eléctrica.
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1.3.3 Energía Mecánica
La energía mecánica es la energía que se debe a la posición y al movimiento de un cuerpo, por
lo tanto, es la suma de las energías potencial, cinética y la energía elástica de un cuerpo en
movimiento. Expresa la capacidad que poseen los cuerpos con masa de efectuar un trabajo.
Fig. 1.3 Aprovechamiento de energía mecánica en un motor de combustión interna.
1.3.4 Energía Térmica
Se denomina energía térmica a la energía liberada en forma de calor. Puede ser obtenida de la
naturaleza, a partir de la energía térmica, mediante una reacción exotérmica, como la
combustión de algún combustible; por una reacción nuclear de fisión o de fusión; mediante
energía eléctrica por efecto Joule o por efecto termoeléctrico; o por rozamiento, como residuo
de otros procesos mecánicos o químicos.
Asimismo, es posible aprovechar energía de la naturaleza que se encuentra en forma de
energía térmica, como la energía geotérmica o la energía solar fotovoltaica.
La energía térmica se puede transformar utilizando un motor térmico, ya sea en energía
eléctrica, en una central termoeléctrica; o en trabajo mecánico, como en un motor de automóvil,
avión o barco.
La obtención de energía térmica implica un impacto ambiental. La combustión libera dióxido de
carbono (CO2) y emisiones contaminantes. La tecnología actual en energía nuclear da lugar a
residuos radiactivos que deben ser controlados.
Además deben tenerse en cuenta la utilización de terreno de las plantas generadoras de
energía y los riesgos de contaminación por accidentes en el uso de los materiales implicados,
como los derrames de petróleo o de productos petroquímicos derivados.
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Fig. 1.4 Vista aérea de un Geiser (Energía térmica)
1.3.5 Energía Eólica
Energía eólica es la energía obtenida del viento, es decir, la energía cinética generada por
efecto de las corrientes de aire, y que es transformada en otras formas útiles para las
actividades humanas.
El término eólico viene del latín Aeolicus, perteneciente o relativo a Eolo, dios de los vientos en
la mitología griega. La energía eólica ha sido aprovechada desde la antigüedad para mover los
barcos impulsados por velas o hacer funcionar la maquinaria de molinos al mover sus aspas.
En la actualidad, la energía eólica es utilizada principalmente para producir energía eléctrica
mediante aerogeneradores. A finales de 2007, la capacidad mundial de los generadores eólicos
fue de 94.1 Giga volts.
Mientras la eólica genera alrededor del 1% del consumo de electricidad mundial,2 representa
alrededor del 19% de la producción eléctrica en Dinamarca, 9% en España y Portugal, y un 6%
en Alemania e Irlanda (Datos del 2007). En el año 2008 el porcentaje aportado por la energía
eólica en España aumentó hasta el 11%.
La energía eólica es un recurso abundante, renovable, limpio y ayuda a disminuir las emisiones
de gases de efecto invernadero al reemplazar termoeléctricas a base de combustibles fósiles, lo
que la convierte en un tipo de energía verde. Sin embargo, el principal inconveniente es su
intermitencia.
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Fig. 1.5 Parque de Aerogeradores
1.3.6 Energía Solar
La energía solar es la energía obtenida mediante la captación de la luz y el calor emitidos por el
Sol. La radiación solar que alcanza la Tierra puede aprovecharse por medio del calor que
produce a través de la absorción de la radiación, por ejemplo en dispositivos ópticos o de otro
tipo.
Es una de las llamadas energías renovables, particularmente del grupo no contaminante,
conocido como energía limpia o energía verde. Si bien, al final de su vida útil, los paneles
fotovoltaicos pueden suponer un residuo contaminante difícilmente reciclable al día de hoy.
La potencia de la radiación varía según el momento del día, las condiciones atmosféricas que la
amortiguan y la latitud. Se puede asumir que en buenas condiciones de irradiación el valor es
de aproximadamente 1000 W/m² en la superficie terrestre.
A esta potencia se la conoce como irradiancia. La radiación es aprovechable en sus
componentes directa y difusa, o en la suma de ambas. La radiación directa es la que llega
directamente del foco solar, sin reflexiones o refracciones intermedias.
La difusa es la emitida por la bóveda celeste diurna gracias a los múltiples fenómenos de
reflexión y refracción solar en la atmósfera, en las nubes y el resto de elementos atmosféricos y
terrestres. La radiación directa puede reflejarse y concentrarse para su utilización, mientras que
no es posible concentrar la luz difusa que proviene de todas las direcciones.
La irradiancia directa normal fuera de la atmósfera, recibe el nombre de constante solar y tiene
un valor medio de 1354 W/m² (que corresponde a un valor máximo en el perihelio de 1395 W/m²
y un valor mínimo en el afelio de 1308 W/m²).
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Fig. 1.6 Diagrama del uso de la energía solar.
1.3.7 Energía Nuclear
La energía nuclear es aquella que se libera como resultado de una reacción nuclear. Se puede
obtener por el proceso de Fisión Nuclear (división de núcleos atómicos pesados) o bien por
Fusión Nuclear (unión de núcleos atómicos muy livianos).
En las reacciones nucleares se libera una gran cantidad de energía debido a que parte de la
masa de las partículas involucradas en el proceso, se transforma directamente en energía. Lo
anterior se puede explicar basándose en la relación Masa-Energía producto de la genialidad del
gran físico Albert Einstein.
Fig. 1.7 Torres de enfriamiento de una planta
1.3.8 Energía Hidráulica
Se denomina energía hidráulica o energía hídrica a aquella que se obtiene del aprovechamiento
de las energías cinética y potencial de la corriente de ríos, saltos de agua o mareas.
Es un tipo de energía verde cuando su impacto ambiental es mínimo y usa la fuerza hídrica sin
represarla, en caso contrario es considerada sólo una forma de energía renovable.
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Fig. 1.8 Cortina de presa hidráulica.
1.3.9 Energía Fotovoltaica
Los sistemas de energía fotovoltaica permiten la transformación de la luz solar en energía
eléctrica, es decir, la conversión de una partícula luminosa con energía (fotón) en una energía
electromotriz (voltaica).
El elemento principal de un sistema de energía fotovoltaica es la célula fotoeléctrica, un
dispositivo construido de silicio (extraído de la arena común).
Fig. 1.9 Paneles fotovoltaicos (aprovechamiento de la energía solar)
1.3.10 Energía de Reacción
En una reacción química el contenido energético de los productos es, en general, diferente del
correspondiente a los reactivos. Este defecto o exceso de energía es el que se pone en juego
en la reacción.
La energía desprendida o absorbida puede ser en forma de energía luminosa, eléctrica,
mecánica, etc. Pero habitualmente se manifiesta en forma de calor.
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El calor intercambiado en una reacción química se llama calor de reacción y tiene un valor
característico para cada reacción. Las reacciones pueden entonces clasificarse en exotérmicas
o endotérmicas, según que haya desprendimiento o absorción de calor.
Fig. 1.10 Motor de combustión interna.
1.4 Combustibles Fósiles
1.4.1 El Petróleo como Energía
Es un recurso natural no renovable y actualmente también es la principal fuente de energía en
los países desarrollados. El petróleo líquido puede presentarse asociado a capas de gas
natural, en yacimientos que han estado enterrados durante millones de años, cubiertos por los
estratos superiores de la corteza terrestre.
1.4.2 El Gas Natural como Energía
El gas natural es una fuente de energía no renovable formada por una mezcla de gases que se
encuentra frecuentemente en yacimientos de petróleo, disuelto o asociado con el petróleo o en
depósitos de carbón. Aunque su composición varía en función del yacimiento del que se extrae,
está compuesto principalmente por metano en cantidades que comúnmente pueden superar el
90 ó 95%, y suele contener otros gases como nitrógeno, CO2, H2S, helio y mercaptanos.
1.4.3 El Carbón como Energía
El carbón es un tipo de roca formada por el elemento químico carbono mezclado con otras
sustancias. Es una de las principales fuentes de energía. En 1990, por ejemplo, el carbón
suministraba el 27,2% de la energía comercial del mundo.
1.5 Contaminación Atmosférica
Se entiende por contaminación atmosférica a la presencia en la atmósfera de sustancias en una
cantidad que implique molestias o riesgo para la salud de las personas y de los demás seres
vivos, vienen de cualquier naturaleza, así como que puedan atacar a distintos materiales,
reducir la visibilidad o producir olores desagradables.
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El nombre de la contaminación atmosférica se aplica por lo general a las alteraciones que
tienen efectos perniciosos en los seres vivos y los elementos materiales, y no a otras
alteraciones inocuas.
Los principales mecanismos de contaminación atmosférica son los procesos industriales que
implican combustión, tanto en industrias como en automóviles y calefacciones residenciales,
que generan dióxido y monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno y azufre, entre otros
contaminantes. Igualmente, algunas industrias emiten gases nocivos en sus procesos
productivos, como cloro o hidrocarburos que no han realizado combustión completa.
La contaminación atmosférica puede tener carácter local, cuando los efectos ligados al foco se
sufren en las inmediaciones del mismo, o planetario, cuando por las características del
contaminante, se ve afectado el equilibrio del planeta y zonas alejadas a las que contienen los
focos emisores.
1.5.1 Contaminantes Primarios
Los contaminantes primarios son los que se emiten directamente a la atmósfera como el dióxido
de azufre SO2, que daña directamente la vegetación y es irritante para los pulmones.
1.5.2 Contaminantes Secundarios
Los contaminantes secundarios son aquellos que se forman mediante procesos químicos
atmosféricos que actúan sobre los contaminantes primarios o sobre especies no contaminantes
en la atmósfera.2 Son importantes contaminantes secundarios el ácido sulfúrico, H2SO4, que se
forma por la oxidación del SO2, el dióxido de nitrógeno NO2, que se forma al oxidarse el
contaminante primario NO y el ozono, O3, que se forma a partir del oxígeno O2.
Ambos contaminantes, primarios y secundarios pueden depositarse en la superficie de la tierra
por precipitación. El nitrometano es un compuesto orgánico de fórmula química CH3NO2. Es el
nitrocompuesto o nitroderivado más simple.
Similar en muchos aspectos al nitroetano, el nitrometano es un líquido ligeramente viscoso,
altamente polar, utilizado comúnmente como disolvente en muchas aplicaciones industriales,
como en las extracciones, como medio de reacción, y como disolvente de limpieza. Como
producto intermedio en la síntesis orgánica, se utiliza ampliamente en la fabricación de
productos farmacéuticos, plaguicidas, explosivos, fibras, y recubrimientos.
También se utiliza como combustible de carreras de coches modificados para sufrir grandes
aceleraciones y en motores de combustión interna usados para coches en miniatura, por
ejemplo, en los modelos de radio-control.
De posición seca o húmeda e impactar en determinados receptores, como personas, animales,
ecosistemas acuáticos, bosques, cosechas y materiales. En todos los países existen unos
límites impuestos a determinados contaminantes que pueden incidir sobre la salud de la
población y su bienestar.
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1.5.3 Principales Tipos de Contaminantes
Contaminantes gaseosos: en ambientes exteriores e interiores los vapores y contaminantes
gaseosos aparece en diferentes concentraciones. Los contaminantes gaseosos más comunes
son el dióxido de carbono, el monóxido de carbono, los hidrocarburos, los óxidos de nitrógeno,
los óxidos de azufre y el ozono.
Diferentes fuentes producen estos compuestos químicos pero la principal fuente artificial es la
quema de combustible fósil. La contaminación del aire interior es producida por el consumo de
tabaco, el uso de ciertos materiales de construcción, productos de limpieza y muebles del
hogar. Los contaminantes gaseosos del aire provienen de volcanes, e industrias.
El tipo más comúnmente reconocido de contaminación del aire es la niebla tóxica (smog). La
niebla tóxica generalmente se refiere a una condición producida por la acción de la luz solar
sobre los gases de escape de automotores y fábricas.
1.5.4 Gases Contaminantes de la Atmosfera
 CFC
Desde los años 1960, se ha demostrado que los clorofluorocarbonos (CFC, también llamados
"freones") tienen efectos potencialmente negativos: contribuyen de manera muy importante a la
destrucción de la capa de ozono en la estratosfera, así como a incrementar el efecto
invernadero. El protocolo de Montreal puso fin a la producción de la gran mayoría de estos
productos.
Utilizados en los sistemas de refrigeración y de climatización por su fuerte poder conductor, son
liberados a la atmósfera en el momento de la destrucción de los aparatos viejos. Utilizados
como propelente en los aerosoles, una parte se libera en cada utilización. Los aerosoles utilizan
de ahora en adelante otros gases sustitutivos, como el CO2.
 Monóxido de Carbono
Es uno de los productos de la combustión incompleta. Es peligroso para las personas y los
animales, puesto que se fija en la hemoglobina de la sangre, impidiendo el transporte de
oxígeno en el organismo.
Además, es inodoro, y a la hora de sentir un ligero dolor de cabeza ya es demasiado tarde. Se
diluye muy fácilmente en el aire ambiental, pero en un medio cerrado, su concentración lo hace
muy tóxico, incluso mortal. Cada año, aparecen varios casos de intoxicación mortal, a causa de
aparatos de combustión puestos en funcionamiento en una habitación mal ventilada.
Los motores de combustión interna de los automóviles emiten monóxido de carbono a la
atmósfera por lo que en las áreas muy urbanizadas tiende a haber una concentración excesiva
de este gas hasta llegar a concentraciones de 50-100 ppm, tasas que son peligrosas para la
salud de las personas.
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 Dióxido de Carbono
La concentración de CO2 en la atmósfera está aumentando de forma constante debido al uso
de carburantes fósiles como fuente de energía y es teóricamente posible demostrar que este
hecho es el causante de producir un incremento de la temperatura de la Tierra - efecto
invernadero.
La amplitud con que este efecto puede cambiar el clima mundial depende de los datos
empleados en un modelo teórico, de manera que hay modelos que predicen cambios rápidos y
desastrosos del clima y otros que señalan efectos climáticos limitados.
La reducción de las emisiones de CO2 a la atmósfera permitiría que el ciclo total del carbono
alcanzara el equilibrio a través de los grandes sumideros de carbono como son el océano
profundo y los sedimentos.
 Monóxido de Nitrógeno
También llamado óxido de nitrógeno (II) es un gas incoloro y poco soluble en agua que se
produce por la quema de combustibles fósiles en el transporte y la industria. Se oxida muy
rápidamente convirtiéndose en dióxido de nitrógeno, NO2, y posteriormente en ácido nítrico,
HNO3, produciendo así lluvia ácida.
 Dióxido de Azufre
La principal fuente de emisión de dióxido de azufre a la atmósfera es la combustión del carbón
que contiene azufre. El SO2 resultante de la combustión del azufre se oxida y forma ácido
sulfúrico, H2SO4 un componente de la llamada lluvia ácida que es nocivo para las plantas,
provocando manchas allí donde las gotitas del ácido han contactado con las hojas.
SO2 + H2O = H2SO4
La lluvia ácida se forma cuando la humedad en el aire se combina con el óxido de nitrógeno o el
dióxido de azufre emitido por fábricas, centrales eléctricas y automotores que queman carbón o
aceite.
Esta combinación química de gases con el vapor de agua forma el ácido sulfúrico y los ácidos
nítricos, sustancias que caen en el suelo en forma de precipitación o lluvia ácida. Los
contaminantes que pueden formar la lluvia ácida pueden recorrer grandes distancias, y los
vientos los trasladan miles de kilómetros antes de precipitarse con el rocío, la llovizna, o lluvia,
el granizo, la nieve o la niebla normales del lugar, que se vuelven ácidos al combinarse con
dichos gases residuales.
El SO2 también ataca a los materiales de construcción que suelen estar formados por minerales
carbonatados, como la piedra caliza o el mármol, formando sustancias solubles en el agua y
afectando a la integridad y la vida de los edificios o esculturas.
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 Metano
El metano, CH4, es un gas que se forma cuando la materia orgánica se descompone en
condiciones en que hay escasez de oxígeno; esto es lo que ocurre en las ciénagas, en los
pantanos y en los arrozales de los países húmedos tropicales. También se produce en los
procesos de la digestión y defecación de los animales herbívoros.
El metano es un gas de efecto invernadero que contribuye al calentamiento global del planeta
Tierra ya que aumenta la capacidad de retención del calor por la atmósfera.
 Ozono
El ozono O3 es un constituyente natural de la atmósfera, pero cuando su concentración es
superior a la normal se considera como un gas contaminante.
Su concentración a nivel del mar, puede oscilar alrededor de 0,01 mg kg -1. Cuando la
contaminación debida a los gases de escape de los automóviles es elevada y la radiación solar
es intensa, el nivel de ozono aumenta y puede llegar hasta 0,1 kg-1.
Las plantas pueden ser afectadas en su desarrollo por concentraciones pequeñas de ozono. El
hombre también resulta afectado por el ozono a concentraciones entre 0,05 y 0,1 mg kg -1,
causándole irritación de las fosas nasales y garganta, así como sequedad de las mucosas de
las vías respiratorias superiores.
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Capítulo 2
Energía Eólica
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2.1 Introducción a los Pioneros de la Energía Eólica.
El pionero olvidado de la turbina eólica: charles f. Brush (1849- 1929) es uno de los
fundadores de la industria eléctrica americana. Durante el invierno de 1887-88 Brush
construyó la que hoy se cree es la primera turbina eólica de funcionamiento automático para
generación de electricidad.
Tenía un diámetro de rotor de 17 m y 144 palas fabricadas en madera de cedro. La turbina
funcionó durante 20 años y cargó las baterías en el sótano de su mansión. Su mayor
problema la baja eficiencia (el generador era de solo 12 kw).
Paul La Cour (1846-1908), que tuvo originalmente una formación como meteorólogo, fue el
pionero de las modernas turbinas eólicas generadoras de electricidad. Paul La Cour también
publicó la primera revista de electricidad eólica del mundo e impartía cada año diversos
cursos para electricistas eólicos en el instituto folk de askov.
El ingeniero Johannes Juul fue uno de los primeros alumnos de Poul La Cour en sus cursos
para "electricistas eólicos" en 1904.
La turbina tripala con rotor a barlovento, con orientación electromecánica y un generador
asíncrono fue un diseño pionero de los modernos aerogeneradores, aunque su rotor con
cables de acero parezca actualmente algo pasado de moda.
2.2 Definición de Aerogenerador.
Un aerogenerador es un generador eléctrico movido por una turbina accionada por el viento
(turbina eólica). Sus precedentes directos son los molinos de viento que se empleaban para
la molienda y obtención de harina.
En este caso, la energía eólica, en realidad la energía cinética del aire en movimiento,
proporciona energía mecánica a un rotor hélice que, a través de un sistema de transmisión
mecánico, hace girar el rotor de un generador, normalmente un alternador trifásico, que
convierte la energía mecánica rotacional en energía eléctrica.[6]
2.2.1 Clasificación de los Aerogeneradores.
Atendiendo a una serie de factores, los aerogeneradores pueden clasificarse de varias
formas:
 Por el tipo de eje:
Eje vertical: no son los más habituales debido a su escasa capacidad para producir energía. Su
principal característica es que su eje de rotación se encuentra en posición perpendicular al
suelo. Son más económicos que los de eje horizontal, al ahorrarse gran parte de infraestructura.
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Fig. 2.1 Aerogenerador Vertical
Eje horizontal: son los más habituales. Su principal característica, es que su eje de rotación se
encuentra en paralelo al suelo y a la dirección del viento. Son más costosos que los de eje
vertical y además sus aspas no soportan grandes velocidades, como ventaja tienen que son
más eficaces que los anteriores.
Fig. 2.2 Aerogenerador Horizontal.
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 Por la orientación respecto al viento:
A barlovento o a proa: son los más comunes, su principal característica es la de situar el rotor
de cara al viento, evitando de esta manera que el cuerpo de la torre se interponga entre el
propio rotor y la dirección del viento.
A sotavento o a popa: este tipo de orientación se da en los aerogeneradores de eje vertical. Su
principal ventaja es que no necesita mecanismo de orientación de la góndola, presentan como
desventaja su escasa eficacia.
 Por el número de aspas:
De un aspa: constituidos de una única pala y de un contrapeso. Presentan velocidades de giro
muy elevadas.
De dos aspas: constituidos de dos palas son los más económicos y ligeros, por el contrario,
necesitan una velocidad mayor para producir la misma cantidad de energía que el resto.
De tres aspas: la mayoría de los aerogeneradores de hoy en día, presentan esta constitución, la
principal razón es que presentan un 4% más de rendimiento que los de dos aspas.
Multipalas: no es muy común en Europa. Presenta multitud de palas y normalmente es utilizado
para la extracción de agua en pozos.
Fig. 2.3 Aerogenerador de dos palas.
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 Por cómo se re direccionan respecto al viento:
Mediante conicidad: son aquellos que usan el motor de orientación para posicionar la góndola
en cada momento, dependiendo de la dirección a la que sople el viento.
Mediante veleta: usan una especie de aleta en la parte anterior de la góndola, el viento choca
transversalmente con este elemento, y mueve todo el conjunto. Este método solo es apto en
pequeños equipos de poco peso.
Mediante molinos auxiliares: básicamente se trata de construir varios molinos en distintas caras
de la góndola, de esta manera se consigue que gire uno u otro dependiendo de la dirección del
viento. Es un sistema muy poco usado.
Fig. 2.4 Aerogenerador movido por veleta.
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A continuación se muestra la tabla 2.1 las características
aerogeneradores.
Eje
Horizontal
Horizontal
Horizontal
Vertical
Vertical
de los diferentes tipos de
Tabla 2.1 Características de los Aerogeneradores.
Rendimiento
Tipo de Rotor
Max.
Características
(%)
30 -60 kW
Alto par de arranque
Holandés
17
Velocidades medias
Diseño no eficiente
4 palas
0.4 – 6 kW
Alto par de arranque
Multipala
15
Bajas velocidades
Americano
Muchas perdidas
12 – 15 palas
-0.5-3200 kW
Perfil
Bajo par de arranque
Aerodinámico
47
Altas velocidades
(Hélices)
Alto rendimiento
1 a 3 palas
-1.5 kW
No requiere orientación
Savonius
30
Alto par de arranque
Baja velocidad
2 a 4 palas
5-500 kW
No requiere orientación
Darrieux
35
No arranca solo
Alta velocidad
2 a 3 palas
2.2.2 Componentes de un aerogenerador horizontal:
 Góndola
Es una estructura metálica donde se monta el generador eléctrico. Usualmente, la góndola está
construida a partir de perfiles estructurales de acero soldados y placas de fibra de vidrio. Su
dimensión y peso depende de las cargas que debe soportar. Sobre esta estructura va colocada
una cubierta general cuyo propósito es proteger a los componentes del sistema contra los
efectos del medioambiente.
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 Rotor
Su función es convertir la energía cinética del viento en la energía mecánica que se utiliza para
impulsar el generador eléctrico. Los subsistemas básicos que constituyen el rotor son las aspas
y el buje. La fuerza del viento ocasiona que un rotor de eje horizontal gire a una cierta velocidad
angular. El flujo eólico que incide sobre las palas de un rotor en movimiento depende, entre
otros factores, de la relación entre la velocidad lineal de la pala y la velocidad del viento.
 Palas
Las palas o aspas están fabricadas y diseñadas con el fin de alcanzar un balance óptimo en la
captación eficaz de la energía del viento y lograr una mínima carga sobre la turbina, al mismo
tiempo que un funcionamiento libre de problemas. Los materiales de construcción de las palas
deben ser capaces de soportar las cargas máximas sin perjuicios al generador a lo largo de su
vida útil, como también tener un peso mínimo para aminorar las cargas gravitatorias e
inerciales, además de aminorar costos. Los materiales empleados para la construcción de las
aspas son madera, acero, aluminio o fibra de vidrio.
 Buje
Es la parte que une las palas del rotor con el eje. Es el elemento donde se unen las
palas y mediante el cual la potencia captada se transmite al eje principal.
 Eje
Conecta el buje del rotor al generador. Este gira y permite el funcionamiento del generador
eléctrico.
 Generador eléctrico
Es una de las partes más importantes del generador eólico. Transforma la energía mecánica del
eje, en energía eléctrica. Los generadores eléctricos más utilizados para la configuración de
sistemas eólicos han sido los generadores asíncronos.
Los generadores asíncronos son motores de inducción que se utilizan en forma inversa
haciéndolos girar a una velocidad mayor que su velocidad de sincronismo. Cuando a un motor
de inducción, conectado a la red eléctrica, se le hace girar por encima de su velocidad de
sincronismo, mediante la aplicación de un par motriz en su eje de rotación, la potencia
mecánica aplicada se transforma en energía eléctrica. A partir de la velocidad de sincronismo,
la magnitud de la potencia eléctrica que se entrega a la red aumenta en función de la ocurrencia
de vientos de mayor intensidad
 Torre
Parte del aerogenerador que soporta la góndola y el rotor. Su principal función es estructural. El
grosor y la altura de la torre varían en función de las características de la turbina.
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2.3 Principios Básicos de las condiciones atmosféricas.
2.3.1 Circulación Atmosférica.
Se considera viento a toda masa de aire en movimiento, que surge como consecuencia del
desigual calentamiento de la superficie terrestre, siendo la fuente de energía eólica, o mejor
dicho, la energía mecánica que en forma de energía cinética transporta el aire en movimiento.
La Tierra recibe una gran cantidad de energía procedente del Sol que en lugares favorables
puede llegar a ser del orden de 2000 kw/m2 anuales; el 2% de ella se transforma en energía
eólica capaz de proporcionar una potencia del orden de 1017 kw.
La Tierra funciona como una gran máquina térmica que transforma parte del calor solar en la
energía cinética del viento. La energía eólica tiene como ventajas la de ser inagotable, gratuita y
no lesiva al medio ambiente.
Bajo la acción de la presión, el aire de la atmósfera se desplaza de un lugar a otro a diferentes
velocidades, dando lugar al viento. El gradiente de velocidades es mayor cuanto mayor sea la
diferencia de presiones y su movimiento viene influenciado por el giro de la Tierra.
2.3.2 Causas principales del origen del viento
a) La radiación solar que es más importante en el Ecuador que en los Polos
b) La rotación de la Tierra que provoca desviaciones hacia la derecha en el Hemisferio
Norte y hacia la izquierda en el Hemisferio Sur
c) Las perturbaciones atmosféricas.
En aquellas zonas en donde la radiación solar es más intensa, como en el Ecuador, el globo
terrestre acumula calor principalmente en el océano, calor que, por el contrario, se pierde en los
Polos; sin embargo, ni el Ecuador ni los Polos vienen a ser, por término medio, los lugares más
calientes, o más fríos, de la superficie terrestre.
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Fig. 2.5 Circulación de los vientos.
Este flujo no se proyecta directamente sobre los Polos debido a la fuerza de Coriolis que
aparece como consecuencia del movimiento de rotación de la Tierra, que modifica su curso;
esta fuerza depende de la velocidad del viento y de la rotación de la Tierra, por lo que las
masas de aire calientes se desplazan por esta circunstancia hacia el Este; la circulación general
es semejante y simétrica en cada uno de los dos hemisferios, yendo de O a E en el hemisferio
Norte.
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El eje principal de esta circulación es una corriente en chorro que se produce por encima de
los10.000 metros a una presión de 300 mb; se trata de un viento del Oeste que, en el hemisferio
Norte, se localiza hacia el paralelo 45°, siendo su velocidad media de 200 km/hora, pero puede
llegar a sobrepasar los 500 km/hora.
A lo largo del eje del chorro circulan otras corrientes de aire a velocidades diferentes. El
desplazamiento de las masas de aire se efectúa desde las zonas en las que la presión de la
atmósfera y, por lo tanto la del aire, es más elevada (anticiclones), hacia las zonas depresión
más baja (depresiones ó ciclones), por la aceleración de Coriolis.
La circulación general en superficie depende del reparto medio de las presiones a lo largo de un
cuarto de meridiano terrestre. Para el hemisferio Norte existe un centro anticiclónico en el Polo,
un eje de depresión hacia los 60°N, un eje anticiclónico hacia los 30°N, conocido como cinturón
subtropical, y una banda de depresión hacia el Ecuador.
El viento perfila o contornea los anticiclones en el sentido de las agujas del reloj, dirigiéndose
hacia las depresiones, y las contornea en sentido contrario.
Un esquema de vientos generales es el siguiente:
Entre 90°N y 60°N, aire ártico (muy frío) (Circulación de Rossby)
Entre 60°N y 40°N, aire polar (frío)
Entre 40°N y 5°N, aire tropical (templado)
Entre 5°N y 5°S, aire ecuatorial (cálido)
En el límite de estas diferentes masas de aire existen zonas conflictivas o zonas frontales; así
se puede decir que:
 Entre el aire ártico y el aire polar existe el frente ártico
 Entre el aire polar y el aire tropical, existe el frente polar
 Entre el aire tropical y el aire ecuatorial, existe la zona de convergencia intertropical, en
la que soplan vientos regulares (alisios) del Nordeste, contorneando el anticiclón de las
Azores, (Corriente de Hadley).
Las diferentes masas de aire, así como los ejes de depresión (60°) y anticiclónicos (30°), se
desplazan según las estaciones en el sentido del movimiento aparente del Sol; en el hemisferio
Norte existe, en invierno, una traslación general hacia el Norte, y en verano hacia el Sur. En el
hemisferio Sur sucede al revés; estos vientos se denominan monzones.
No obstante, las condiciones generales de los vientos son modificadas localmente por
temporales y gradientes de temperatura originados por los desiguales calentamientos de
superficies de tierra y agua o por diversos accidentes orográficos; se puede considerar que los
vientos vienen dirigidos por determinados centros de acción de la atmósfera, siendo lo más
frecuente que su desplazamiento sea en sentido horizontal.
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La atmósfera no es homogénea, estando fraccionada en un número bastante grande de masas
de aire más o menos calientes; la transición entre dos masas de aire puede ser lenta y continua
o, por el contrario, brusca, constituyendo entonces una superficie frontal que forma una cierta
pendiente en la que el aire caliente, más ligero, está por encima del aire frío.
La proyección sobre el suelo de una superficie frontal se denomina frente; un ejemplo típico lo
constituye, en el hemisferio Norte, el frente polar atlántico, que representa la zona de
separación entre el aire polar dirigido por la depresión de Islandia y el aire tropical conducido
por el anticiclón.
2.3.3 Vientos sinópticos para diversas regiones mexicanas.
Los frentes no son estacionarios porque el aire frío tiende a descender hacia el Ecuador,
mientras que el aire caliente tiende a remontar hacia el Polo, originándose en un punto una
ondulación que se desarrolla y acentúa, al tiempo que es apresada por las corrientes de aire del
Oeste, acompañada de una depresión móvil.
Cuando el aire caliente remonta se crea un frente cálido; cuando el aire frío desciende se crea
un frente frío. El conjunto frente cálido-frente frío constituye una perturbación; el frente frío
alcanza al frente cálido, y el aire caliente es proyectado hacia arriba, formándose un frente
ocluido.
Esta situación ocurre en una nave industrial en donde el aire caliente tiende a subir hacia la
parte alta de la nave. Una sucesión de perturbaciones, o familia de perturbaciones, suele estar
ligada a diferentes sistemas nubosos característicos, que determinan así los diferentes tipos de
vientos.
2.4 Tipos de vientos.
El conocimiento de los vientos generales no es suficiente para una correcta utilización y
ubicación de máquinas accionadas por el viento, por cuanto existen factores que modifican el
régimen general y que deben ser conocidos y tenidos en cuenta a la hora de realizar un
proyecto de este tipo.
En general, los desplazamientos verticales del aire son pequeños en relación a los
desplazamientos horizontales, por lo que se puede considerar que la dirección del
desplazamiento del viento es sensiblemente horizontal y se determina y refiere mediante el
ángulo que conforma respecto a una dirección fija, que es la del Norte geográfico.
Tanto los vientos generales, como los sinópticos, están ligados a la circulación atmosférica y
mantienen las mismas características sobre grandes extensiones de terreno.
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2.4.1 Viento sinóptico horizontal.
El viento sinóptico sopla prácticamente en la horizontal, lo que permite esquematizar su
movimiento por un vector orientado en el sentido hacia el cual sopla y cuyo origen está situado
en el lugar de observación.
Los vientos regionales están regidos también por desplazamientos a la escala sinóptica de las
masas de aire, (que es más fina y precisa que la circulación general de Hadley).
Sus características vienen determinadas en función de situaciones meteorológicas dadas y muy
precisas, como son la configuración isobárica y posición de los frentes, teniendo en cuenta
también para cualquier lugar, tanto las condiciones geográficas regionales, como las locales
(relieves, cotas, etc.).
Fig. 2.6 Esquema general de un viento particular tierra-mar y viceversa (brisas)
2.4.2 Vientos a nivel de suelo
La dirección del viento a nivel del suelo, medida generalmente a algunos metros sobre el
mismo, está fuertemente influenciada por la situación topográfica del lugar considerado.
2.4.3 Frecuencia de viento
La frecuencia de las direcciones no es siempre una característica general en consonancia con
la situación isobárica media como puede ser la posición respectiva media de los anticiclones y
de las depresiones en el transcurso de los años; los vientos particulares y locales son la prueba.
El régimen general y que deben ser conocidos y tenidos en cuenta a la hora de realizar un
proyecto de este tipo.
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En general, los desplazamientos verticales del aire son pequeños en relación a los
desplazamientos horizontales, por lo que se puede considerar que la dirección del
desplazamiento del viento es sensiblemente horizontal y se determina y refiere mediante el
ángulo que conforma respecto a una dirección fija, que es la del Norte geográfico.
Brisas.- Una aplicación del axioma anterior es la justificación del movimiento del aire tierra-mar
en las costas, o tierra-agua en los lagos durante el día y la noche. En las faldas de las
montañas el aire se calienta durante el día y se va hacia las alturas, mientras que en la noche el
aire frío, más pesado, baja hacia los valles. Los movimientos característicos del aire (tierra-mar)
en las costas o (tierra-agua) en los lagos durante el día y la noche dan lugar a las brisas.
El viento diurno o brisa marina, es debido a un descenso hacia la tierra del gradiente de presión
barométrica, como consecuencia del calentamiento diurno de la capa inferior del
aire que está en contacto con la tierra; como la superficie del mar adyacente no se calienta con
tanta intensidad, permanece relativamente más fría.
Fig. 2.7 Brisas de mar.
2.4.4 Vientos particulares y locales.
En respuesta al gradiente de presión local, el aire se dirige hacia la tierra a baja altura. La brisa
marina es relativamente fría y proporciona un agradable alivio en una estrecha franja de la zona
costera en las calurosas tardes del verano.
Por la noche se invierte el gradiente de temperatura debido al más rápido enfriamiento de la
superficie del terreno; el gradiente de presión es ahora de la tierra hacia el mar, motivando un
flujo de aire hacia el océano (la brisa terrestre).
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Las condiciones locales influyen considerablemente en el potencial eólico de una zona y puede
suceder que dos lugares muy próximos tengan una gran diferencia de condiciones eólicas.
Los valles y las zonas entre dos montañas afectan enormemente al citado potencial al aumentar
considerablemente la acción del viento, que varía notablemente con la altura. Esta variación es
consecuencia de la capa límite que se produce en el contacto de los fluidos viscosos con las
superficies (aire y tierra).
2.4.5 Dirección del viento.
Los vientos son nombrados en relación con las direcciones en las que soplan. Así se habla de
vientos del Oeste, vientos del Este, vientos del Nordeste, etc.
La dirección del viento depende de la distribución y evolución de los centros isobáricos; se
desplaza de los centros de alta presión (anticiclones) y su fuerza es tanto mayor cuanto mayor
es el gradiente de presiones.
La determinación de la dirección y velocidad del viento se realiza a partir del estudio de la
distribución de la presión atmosférica en la geografía terrestre, es decir a partir de los mapas
isobáricos, donde existen dos principios generales:
El viento va siempre desde los anticiclones a las borrascas. Su velocidad se calcula en función
de los juntas o separadas que estén las isobaras en el mapa. Cuanto más juntas estén las
isobaras, más fuerza tendrá el viento y cuanto más separadas, menos fuerza tendrá.
29
Capítulo 3
Ingeniería del
Aerogenerador
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3.1 Aerogeneradores de eje horizontal.
Los molinos de eje horizontal son actualmente los más utilizados y los que han permitido
obtener las mayores eficiencias de operación debido a que estas máquinas se han estudiado
intensivamente; desde los primeros diseños de aerogeneradores para la utilización comercial,
hasta los actuales, ha habido un notorio crecimiento en la potencia de las turbinas (mayores
rotores y alturas de torre), con progresivos descensos en el coste de generación por kilo watts
hora kW /h.
Fig.3.1 Aerogenerador de hélice bi-pala
Aerogenerador de uso comercial
Los aerogeneradores de eje horizontal como vimos anteriormente, se clasifican según su
velocidad de giro o según el número de palas que lleva el rotor, aspectos que están
íntimamente relacionados, con las revoluciones que alcanzan.
En los aerogeneradores de eje horizontal rápidos, el rotor está constituido por una hélice de 1 o
más palas; los perfiles utilizados normalmente son muy parecidos al perfil de ala de avión, esto
en buena medida por que se conocen muy bien sus características; dichos perfiles se eligen
teniendo en cuenta el número de revoluciones por minuto que se desea adquiera el aparato,
definiéndose el perfil en función de:



La forma de la estructura del mismo respecto a sus líneas medianas a distintas
distancias del eje de giro.
De su espesor con relación a la longitud característica de la cuerda
De la simetría o no de las palas, (mono-pala).
31
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La forma de la pala está en función de la potencia deseada, al igual que su velocidad de
rotación, eligiéndose perfiles que no creen grandes tensiones en los extremos de las palas por
efecto de la fuerza centrífuga, de forma que el número de revoluciones por minuto máximo nmáx
no supere la relación (nmáx D = 2,000) siendo D el diámetro de la hélice en metros.
Para aerogeneradores destinados a la obtención de energía eléctrica, el número de palas
puede ser de 2 ó 3, cuando la potencia generada no depende más que de la superficie del área
(A) barrida por la hélice, y no del número de palas.
La Aero turbina puede accionar dos tipos distintos de generadores eléctricos, de corriente
continua (dinamos), o de corriente alterna (síncronos, asíncronos), bien directamente o
mediante un sistema de multiplicación de engranajes en la que los ejes del aerogenerador y del
alternador pueden estar alineados o no. Los primeros diseños que eran de potencias pequeñas
y velocidad fija, tenían generadores de inducción directamente conectados a la red.
Fig.3.2 Aerogenerador de hélice
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Fig.3.3 Posición del eje la posición del eje puede ser alineada al generador ó poseer un eje distinto
La potencia de estos dispositivos pude ser obtenía por una relación que determinara la potencia
nominal, viene dada por siguiente expresión:
(
)
Dónde:
N = es la potencia nominal.
D = es el diámetro de barrido por las palas.
V = velocidad del viento.
La potencia máxima de un aerogenerador rápido se obtiene para valores del TSR altos, del
orden de 7 a 10, requiriéndose velocidades del viento superiores a 6 m/seg. Su rendimiento es
del orden del 35% al 40%, que es un valor más alto que el de los multípala.

TSR.- Tip-Speed-Ratio, relación de velocidad específica o periférica, es un término que
sustituye al número de revoluciones por minuto n del rotor; sirve para comparar el
funcionamiento de máquinas eólicas diferentes, por lo que también se le suele
denominar velocidad específica.
En la que N viene dada en W, D en metros y V en m/seg. Con el diagrama de la (Tabla. 2.12) se
determina la potencia de un aerogenerador rápido en función del No. de RPM, el TSR, de la
velocidad del viento.
Con 3 o 4 palas se consigue un par de arranque importante, cuando la puesta en marcha es
ejercida por la fuerza del viento que resulta proporcional al número de palas (de ahí el uso de
rotores multípala para el bombeo de agua, que requieren un buen par de arranque para
bombear), cosa que no se consigue con aparatos bipala que, en algunos casos, precisan de
energía adicional para comenzar a funcionar.
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Fig.3.4 Diagrama para determinar la potencia nominal
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3.2.- LEY EXPONENCIAL DE HELLMANN.
La velocidad del viento varía con la altura, siguiendo aproximadamente una ecuación de tipo
estadístico, conocida como ley exponencial de Hellmann, y se escribe de la siguiente forma:
( )
En donde:
Vh, = Es la velocidad del viento a la altura “h”,
V10 = Es la velocidad del viento a 10 metros de altura.
α = Es el exponente de Hellmann que varía con la rugosidad del terreno, y cuyos valores
vienen indicados en la Tabla 3.1
Tabla 3.1 De variación del exponente de Hellmann en función de la rugosidad del terreno
Lugares llanos con hielo o hierva
Lugares llanos mar, costa
Terrenos poco accidentados
Zonas rusticas
Terrenos accidentados o bosques
Terrenos muy accidentados y
ciudades
α = 0.08 – 0.12
α = 0.14
α= 0.13 – 0.16
α = 0.2
α= 0.2 – 0.26
α= 0.25 – 0.4
Debido a que las máquinas eólicas arrancan a partir de una determinada velocidad del viento, al
tiempo que proporcionan la máxima potencia para unas velocidades iguales o superiores a una
dada Vnom.
Es natural que los datos a utilizar sean las curvas de duración de velocidad que se pueden
convertir en curvas energéticas utilizando en el eje de ordenadas cantidades N = k* v3) que
proporcionan la potencia disponible en el viento para cada velocidad y de la que sólo es posible
extraer una fracción.
La curva de duración de la velocidad tiende a aplanarse cuando aumenta el tiempo durante el
cual el viento persiste a una cierta velocidad.
35
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Fig. 3.5 Variación de la velocidad del viento (capa límite) con la altura sobre el terreno, según la ley
exponencial de Hellmann.
El desprendimiento de capa limite en las diferentes zonas mostradas, revela la velocidad que
adquiere el viento a las diferentes alturas respecto una a la otra.
La velocidad media del viento es de la forma:
∫
Y la intensidad energética del viento, definida como la relación entre la potencia y la superficie
frontal (área barrida), es proporcional al cubo de la velocidad, en la forma:
( )
(
)
En una máquina eólica se pueden considerar tres velocidades del viento características de la
misma.
La velocidad de conexión Vconex es aquella velocidad del viento por encima de la cual se genera
energía.
Por debajo de esta velocidad toda la energía extraída del viento se gastaría en pérdidas y no
habría generación de energía.
La velocidad nominal Vnom es aquella velocidad del viento para la que la máquina eólica alcanza
su potencia nominal.
Por encima de esta velocidad la potencia extraída del viento se puede mantener constante.
La velocidad de desconexión Vemb es aquella velocidad del viento por encima de la cual la
máquina eólica deja de generar, porque se embala (adquirí gran velocidad), los sistemas de
seguridad comienzan a actuar frenando la máquina, desconectándose de la red a la que
alimenta.
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Fig.3.6 Mapa de distribución del viento en México
3.3 Energía útil del viento.
Como se ha visto hasta ahora el viento presenta características muy variadas pero siempre,
haciendo mención a que hay una cantidad significativa de energía que el viento posee, sin
embargo esta energía desafortunada mente no puede ser aprovechada al 100%, solo existe
una cierta cantidad de energía útil que se convierte en trabajo.
Por lo tanto en una corriente de aire de densidad (ρ), y velocidad (v), como se indica en la
(Fig.3.6), la potencia eólica disponible que atraviesa una superficie (A) y hace un recorrido (L)
en el tiempo (t), viene dada por la expresión:
(
37
)
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Para un molinete o aerogenerador de eje horizontal y diámetro de hélice D, la sección A es:
Fig. 3.7 Área A barrida por el rotor de diámetro D
En la Fig. 3.7 Se puede apreciar cual es el área de acción de las aspas una vez que estén
operando
Para un aerogenerador de eje horizontal y diámetro de tubo de corriente, la sección A es:
Por lo que la potencia del viento quedará expresada en la forma:
La velocidad del viento varía con el tiempo y, por lo tanto, su potencia N también variará. Se
puede considerar el valor medio de ambas, por ejemplo a lo largo de un año, obteniéndose:
Del análisis anterior podemos concluir entonces:
1.- La N viento varía fuertemente con la velocidad v, siendo preciso hacer las mediciones de v en
el lugar exacto donde se quiera instalar el aerogenerador.
2.- La N viento varía con la densidad del aire ρ, a causa de las variaciones de presión y
temperatura, en valores que pueden oscilar de un 10% a un 15% a lo largo del año.
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3.4
Fuerzas de arrastre y sustentación en un perfil.
El viento está compuesto por partículas de aire en movimiento; cuando el flujo de la masa de
aire esté conformada por laminas alineadas perfectamente, se dice que el movimiento del
mismo es laminar, mientras que si las láminas de aire se entrecruzan y fluyen de forma errática
o caótica, se dice que el movimiento es turbulento; éste es el caso más general que existe en el
viento.
Las partículas del viento poseen una cantidad significativa de energía, esta es posible
aprovecharla utilizando el principio de fuerzas de arrastre y sustentación sobre un perfil.
Fig. 3.8 Perfil situado en un flujo de corriente.
Un objeto situado en el flujo de una corriente de aire presenta una resistencia al avance
deformando las líneas de flujo del fluido; esto va a depender de la forma del objeto y de su
posición con relación a la dirección del viento, (Fig. 3.8).
Al estudiar los efectos de la resistencia del aire sobre una placa plana, se observa que la
resultante R de las fuerzas aplicadas a la placa es un vector cuyo punto de aplicación es su
centro aerodinámico o centro de empuje, siendo su dirección perpendicular a la placa, (Fig.3.9)
su sentido el del viento, y su intensidad proporcional a la superficie S expuesta y al cuadrado de
la velocidad del viento v.
Si un objeto como una placa plana se colocara con cierto ángulo α con respecto de la dirección
del viento, existe en ese momento una sobrepresión en la parte delantera de la placa y una
depresión en su parte posterior de carácter turbulento, mientras que si el ángulo de incidencia α
es pequeño, la sobrepresión aparece en la parte inferior de la placa y la depresión por encima,
por lo que aparece una fuerza que tiende a elevarla, (Fig.3.9), conocida como fuerza de
sustentación o de elevación.
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Fig. 3.9 Placa plana.
Por lo tanto un vector resultante R se representa
Fig3.10 Placa plana vectores.
Para otros perfiles no planos con su eje de simetría paralelo a la dirección del viento, el efecto
es muy similar siendo afectados por las mismas fuerzas, pero ahora definiendo a estas como
los coeficientes que componen la resultante R.
Fig.3.11 Perfil Aerodinámico.
Descomponiendo el vector R obtenemos dos fuerzas, una de estas es generada en la dirección
del viento y corresponde a la fuerza de arrastre, la segunda fuerza generada es perpendicular a
la fuerza de arrastre y corresponde a la fuerza ascensional o de sustentación.
40
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Para un perfil diseñado en forma aerodinámica se definen dos zonas:
El extradós, que es la parte del perfil en donde el flujo de aire está en depresión.
El intradós, que es la parte del perfil en donde el flujo de aire está en sobrepresión.
Podemos definir entonces que las variables más importantes en este campo son el coeficiente
de sustentación Cy y el coeficiente de arrastre Cx y se determinan por la siguiente ecuación:
Donde:
Cx= Coeficiente de arrastre.
Fx= Fuerza de Arrastre.
ρ= Densidad del aire.
V= Velocidad.
S= superficie frontal.
Fig. 3.12 Perfil Aerodinámico simétrico.
41
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Si la placa no está perfilada convenientemente, (Fig.3.12 las turbulencias originadas sobre el
extradós disminuyen la energía cinética del aire. Si se permite que la placa se desplace bajo el
efecto de la fuerza ejercida por el viento, producirá un cierto trabajo recuperable en forma de
energía mecánica; cuanto menor sea la turbulencia, mayor será este trabajo.
La fuerza R se considera normal a la cuerda del perfil, que es al mismo tiempo su longitud
característica. La cuerda se considera desde el borde de ataque del perfil, al borde de salida
posterior
.
3.4.1 Polar de un Perfil.
Se define como la esbeltez de un perfil, para un valor dado de α, como la relación entre los
coeficientes Cy y Cx, y se define por la ecuación:
La curva (fig. 3.13) formada por la ecuación, se denomina polar del perfil y se determina
haciendo mediciones de los valores de la Fuerza de arrastre y Fuerza de sustentación,
mediante una balanza de torsión en un túnel de viento, para diversos valores del ángulo de
ataque α.
Fig. 3.13 Polar de un Perfil.
42
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3.5 Funcionamiento de turbinas eólicas.
3.5.1. Teoría del momento lineal.
Supóngase una corriente de aire, representada por una serie de líneas de corriente, que pasa a
través de una turbina y alrededor de ella, a una velocidad que se supone constante, tal como se
representa en la fig. 3.14.
Fig. 3.14 Posición de la turbina.
Fig. 3.14. Modelo de Betz de una corriente de aire en expansión, A0 representa el área de la
sección de la corriente en un punto 0, anterior a la posición de la turbina, en el que la presencia
de este aún no perturba la velocidad del viento, u0.
A1 representa el área barrida por la turbina al girar. La velocidad del viento al llegar a la turbina
vale u1 < u0, ya que la presencia de este obstáculo frena la libre circulación de la corriente.
A2 es el área donde la sección de la corriente es máxima, tras interaccionar el viento con la
turbina y recuperarse la corriente de aire
Se considera que el rotor de la turbina funciona como un disco activo, a través del cual se
produce un cambio de presión debido a que extrae energía del viento. Este cambio de presión
da lugar a una disminución del momento lineal del viento.
Aunque se extraiga momento angular, se supondrá que ello no induce perturbaciones en el flujo
lineal laminar. Todas estas conclusiones no se cumplen en turbinas prácticas, aunque este
tratamiento idealizado es muy útil para entender el funcionamiento de las mismas.
El área barrida por el rotor es A1, mientras que las secciones A0 y A2 encierran la corriente de
masa de aire constante que pasa a través de A1. La sección A0 se encuentra situada en una
posición suficientemente alejada de la turbina como para que el viento que la atraviesa aún no
pueda ser perturbado por la presencia de la misma.
43
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La sección A2 se encuentra situada por detrás de la turbina, en una posición en la que la
corriente de aire alcanza su velocidad mínima (la velocidad disminuye debido a la extracción de
parte de la energía cinética del viento por la turbina) antes de que el frente ventoso se
recomponga aún más abajo.
Las posiciones de A0, A1 y A2 pueden localizarse experimentalmente midiendo las velocidades
del viento en distintos puntos de la trayectoria de la corriente de aire, de forma que las
correspondientes velocidades en A0, A1 y A2 son u0 (velocidad no perturbada del viento), u1
(velocidad del viento al llegar al rotor de la turbina) y u2, respectivamente.
Esta medida no puede llevarse a cabo en A1 debido a la presencia de las paletas rotatorias.
La fuerza o empuje que ejerce el viento sobre la turbina es igual a la disminución que
experimenta el momento de la masa de aire por unidad de tiempo al pasar a través de la
turbina:
(
)
Es decir
Esta fuerza es ejercida sobre el rotor por un flujo de aire al que se supone uniforme, y que, en el
punto donde está la turbina, lleva una velocidad u1. Por lo tanto, la potencia extraída por la
turbina es igual al producto de la fuerza por la velocidad en el punto donde se encuentra la
turbina:
(
)
El principio de conservación de la energía exige que la pérdida de energía que experimenta la
corriente de aire por unidad de tiempo sea igual a la potencia que la turbina extrae del viento.
Como la velocidad del viento pasa del valor u0 al valor u2, la disminución de energía cinética por
unidad de tiempo (por lo tanto la disminución de potencia, Pw) que experimenta el viento al
pasar a través de la turbina eólica será:
(
)
Como se ha dicho, el principio de conservación de la energía exige que PT=PW; por lo tanto,
igualando las dos ecuaciones anteriores:
(
)(
)
44
(
)
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Y, eliminando términos comunes en ambos miembros:
(
)(
)
(
)
Y, finalmente:
La turbina eólica no puede extraer toda la energía cinética del viento, puesto que si éste se
parara, es decir, si su velocidad se hiciera nula, el mismo aire quieto formaría una pared que
frenaría la corriente, y el sistema dejaría de funcionar.
Por lo tanto, tiene que cumplirse que u2 > 0, lo que implica que u1 > u0/2, es decir, la velocidad
que lleva el viento al llegar al punto donde se encuentra situada la turbina eólica es siempre
mayor que la mitad de la velocidad no perturbada del viento.
La masa de aire que fluye por unidad de tiempo a través del disco viene dada por la densidad
multiplicada por el volumen por unidad de tiempo, y el volumen barrido por el viento en la
unidad de tiempo es igual al área por el espacio recorrido en la unidad de tiempo, es decir, por
la velocidad en ese punto, que es u1:
( )
Sustituyendo la ecuación 5.18 en la 5.15, se tiene:
(
)
(
)
A partir de la ecuación 5.17, 2 u1 = u0 + u2; y u2 = 2u1 – u0, que sustituyendo en la ecuación 5.19:
[
(
)]
(
)
Se vuelve ahora al ya mencionado factor de interferencia (también se le denomina factor de
inducción o factor de perturbación), , al que se define como el decrecimiento que experimenta la
velocidad del viento en la turbina relativo al valor de la velocidad no perturbada del viento, cuya
expresión analítica es:
45
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3.5.2 Cargas que actúan sobre el rotor.
Las cargas que actúan principalmente sobre el rotor se pueden clasificar en estáticas y
dinámicas.
La fuerza centrífuga es una carga estática perpendicular al eje de giro; la pala suele colocarse
ligeramente inclinada, proporcionando dicha fuerza centrífuga una componente de tracción a lo
largo de la pala y otra de flexión en sentido contrario al de las cargas aerodinámicas; los
esfuerzos estáticos que dichas cargas originan son muy pequeños.
Las cargas dinámicas son debidas al giro de la pala existiendo también cargas transitorias
debidas a las maniobras de la máquina.
La gravedad actúa como una carga periódica que se comporta como una fuerza oscilante en el
plano del rotor, apareciendo una desalineación por cuanto el rotor nunca funciona
perpendicularmente a la acción del viento, sino que tiene oscilaciones que generan cargas
dinámicas.
Fig. 3.15 Flexión de la Flecha y las palas por acción del viento.
Mientras esta en operación es inevitable que el aerogenerador este sometido a esfuerzos, tanto
en la flecha que se une al generador, como en las palas sometidas a cargas producidas por la
variación del viento (fig. 3.15) o el efecto de la estela sobre la torre, sobre todo si el rotor está
detrás de esta, o los efectos debidos a las turbulencias que son comunes.
Como es de esperarse estas cargas dinámicas originan un problema de vibraciones, en el que
hay que estudiar la frecuencia de las fuerzas que intervienen. También hay que tener en cuenta
los cambios de paso de cada pala y los efectos de las maniobras de orientación del rotor. Por lo
tanto los efectos estáticos y dinámicos que actúan sobre el rotor se estudian en situaciones
límites, de tal forma que si se asegura que la pala no se rompe, ésta no se romperá en ninguna
de las situaciones normales de uso.
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3.5.3. Condiciones de operación.
En casos de operación se conoce como régimen estacionario, es necesario que los esfuerzos
que actúan sobre la estructura estén siempre dentro de los límites de fatiga y además que no
alcancen nunca los límites del esfuerzo a la flexión, ya que la pala se comporta como una viga
empotrada y en ella aparecen por lo tanto esfuerzos a tención y compresión, lo que produce
cargas variables sobre esta que provocan desgaste por fatiga.
3.5.4. Vibraciones.
Todo mecanismo que se encuentre en movimiento experimenta vibraciones en su estructura,
por lo tanto una turbina eólica no es la excepción, si nos referimos al rotor, este genera
vibraciones ya que durante la rotación normal el centro de gravedad (c.d.g) de las palas
describe teóricamente una circunferencia, pero debido a su propio peso y a la acción del viento
que tiende a flexionar las palas, el c.d.g. del sistema durante la rotación no está sobre el eje de
giro del rotor, debido al plegamiento y deformación de las palas bajo su propio peso; este efecto
se puede evitar parcialmente, equilibrando las palas mediante unos contrapesos que tiendan a
hacer coincidir el c.d.g. del conjunto de las mismas con el eje de giro.
En casos como un rotor de bipala, aún equilibrada, la hélice genera vibraciones de frecuencia
doble a la de rotación, debido a efectos de inercia, que si llegan a acoplarse con las vibraciones
de la estructura de soporte, pueden llegar incluso a destruir el aparato.
Estos inconvenientes no se presentan, en general, en el rotor tripala, aunque su equilibrado es
más difícil de conseguir, las vibraciones se reducen considerablemente en este diseño.
Para el diseño del soporte del aerogenerador y de la torre se tiene que estudiar con cuidado, de
forma que sus frecuencias propias de vibración no estén próximas a las frecuencias generadas
por la rotación de la hélice y así evitar el que entren en resonancia, siendo su estudio bastante
extenso y por lo tanto complicado de estudiar.
El soporte más barato y sencillo es del tipo conocido como de baja frecuencia. Puede consistir
en una torre de concreto o de acero; esta característica lo hace más ligero pero menos
resistente que uno de frecuencia elevada, que es rígido.
Aunque la consideración es la misma Sea cual sea el tipo escogido, hay que hacer constar que
el soporte se debe calcular para resistir a la fuerza centrífuga que aparecería en su parte más
elevada en caso de rotura de una pala. Esto es importante para la seguridad de los
aerogeneradores; las estadísticas muestran que muchas instalaciones han sido destruidas por
la rotura de una pala.
47
Capítulo 4
Análisis Térmico
y
Económico del
Aerogenerador
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4.1.-Analisis de Ingeniería para el desarrollo de un aerogenerador de tripala
4.1.1 Aspectos de Aplicación.
Para definir los parámetros de trabajo se toma en cuenta la ecuación que veremos a
continuación la cual determina la potencia en un aerogenerador, esta expresión indica que la
energía captada del viento con un aerogenerador es proporcional al cubo de la velocidad con que
sopla; esto es, cuando la velocidad del viento se duplica, la potencia que produce un
aerogenerador es mayor.
ec.4.1
Debido a esto, es importante instalar el aerogenerador en un lugar donde el viento sople con la
mayor velocidad y constancia posibles. La velocidad del viento depende en gran medida del
terreno sobre el que se mueve el aire; la vegetación, tipo de terreno, construcciones
cercanas, etc. Este tipo de obstáculos pueden obstruir el viento y prod ucir turbulencias.
Por lo tanto se sugiere que el lugar idóneo para un aerogenerador, es una zona libre de
obstáculos, y lo más alto posible así como despejada de los mismos.
Por ello localizar una zona en La Paz Baja California con características optimas permitirá
captar la llamar cantidad de viento para generar energía útil para nuestro aerogenerador.
4.1.2 Condiciones Geográficas y Climatológicas de la Paz Baja California
Fig. 4.1 Mapa de la República Mexicana.
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Fig. 4.2 Ubicación geográfica de la Paz Baja California dentro de la República Mexicana
Tabla 4.1 Condiciones climatológicas de La Paz Baja California Sur
50
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4.2. Análisis de las condiciones Térmicas para el aerogenerador.
La cantidad de energía transferida al rotor por el viento como explica la ecuación 4.2 depende
de la densidad del aire, del área de barrido del rotor y de la velocidad del viento, nótese que
de estas literales depende realmente la potencia de la máquina.
ρ= ………..ec.4.2
El procedimiento para calcular la densidad específica del lugar se realiza de la siguiente
manera:
Considerando el comportamiento del aire como un gas ideal, por lo tanto es posible aplicar la
ecuación de estado para gases ideales.
Definida por:
Dónde:
P = presión
V= volumen.
m= masa.
R= constante universal de los gases.
T= temperatura.
De la ecuación despejamos a P de la siguiente manera:
………..ec.4.3
Pero
Debido a esto sustituyendo la ecuación 4.2 en la 4.3
Despejando ρ de la ecuación y queda de la siguiente manera:
ρ=
………..ec.4.4
Obteniendo la ecuación 4.4. Permitirá determinar la densidad del aire considerando la presión
atmosférica y la temperatura correspondientes al lugar seleccionado, factores elementales que
determinan el valor de la densidad.
51
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Los datos necesarios son tomados de la tabla 4.1, para las condiciones de la Paz Baja
California se tiene:


Altitud: 18.5 metros sobre el nivel del mar (m.s.n.m).
Una temperatura promedio de 31.7 °C.
Nota: Utilizaremos la temperatura promedio de la zona.
La temperatura se debe utilizar con valores absolutos, por lo que se hará la conversión
correspondiente:
K= °C+273 se obtiene la temperatura absoluta = 304.7 K
También se considerará la constante universal de los gases ideales (R), con un valor de
287 J/kg - K. (valor tomado de tabla 4.1)
Para la presión atmosférica se considera utilizar la siguiente ecuación para determinar el cambio
de presión atmosférica según la altitud que se presenta en La Paz Baja California.
(
⌊
)⌋
Si consideramos en primera instancia 18.5m.sn.m obtenemos:
(
⌊
)⌋
Posteriormente calcularemos la densidad:
(
)(
)
52
(
)
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En conclusión se determina que para La Paz Baja California, después de calcular la presión
atmosférica y utilizando la temperatura promedio anual del lugar el aire pesa:
1.156
.
Considerando como características físicas que la densidad disminuye con el incremento de la
humedad que existe en el medio ambiente, una zona con una mayor cantidad de humedad trae
como consecuencia que la densidad disminuya.
Además una característica física de la densidad es que con el incremento de temperatura, la
densidad disminuye considerablemente y al contrario entre mas frio sea el aire este será más
pesado.
Otra característica es que a mayor altitud la presión atmosférica es menor y en consecuencia la
densidad del aire disminuye. Estas características físicas que posee la densidad se deben
considerar para cuestiones del aprovechamiento energético en la zona.
4.3 Dimensión de un Rotor Eólico
4.3.1 Área Frontal de un Rotor Eólico
El área A barrida por el rotor es un parámetro que constantemente se utiliza ya que de esta
área depende en buena medida la potencia generada.
Por lo tanto para el tamaño y dimensiones de un rotor eólico se determinan calculando:

El área frontal A del mismo; para ello se le puede suponer como una maquina motriz, a
la que prefijar y asignar la energía que se desea generar.

El promedio de energía que se puede obtener a partir de los recursos eólicos del lugar
donde se vaya a instalar nuestro aerogenerador.
Conociendo los datos energéticos, de la maquina así como los recursos eólicos, se puede
determinar el área A barrida por el rotor.
El diseño de la maquina es relativamente sencillo, mientras que el estudio y elección de un lugar
que cuente con recursos eólicos adecuados puede ser más complicado, por la energía del viento
disponible.
53
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La energía disponible está dada por la ecuación siguiente, pero la energía útil para el
aerogenerador la definiremos como:
Dónde:
η = Al rendimiento mecánico total del aerogenerador.
Despejando al area de la ecuación
De esta ecuación partiremos para definir factores para la corrección de datos, convirtiéndola en
una ecuación de diseño quedando como sigue:
(
)
Dónde:
F =
Es un factor dependiente de la velocidad del viento y cuyos valores se indican en la
tabla que mostramos a continuación.
= Es un factor de corrección de la densidad del aire, en función de la altitud.
= Es un factor de corrección de temperatura del lugar en °C
La ecuación mostrada anteriormente permite comprobar si el área frontal de la maquina
corresponde con las necesidades energéticas que debemos instalar, debido a esto, cuando se
selecciona una maquina eólica es preciso fijar en forma aproximada la eficiencia de la misma,
que es un factor desconocido antes del diseño, para lo que se puede hacer uso de la tabla que
mostramos a continuación.
En función de la velocidad del viento podemos obtener el valor para F.
Tabla 4.2 Valores del factor de potencia F
V (mph)
6
7
8
9
10
11
F
V (mph)
F
V (mph)
F
V (mph)
F
1.07
12
8.86
18
29.9
24
70.9
1.78
13
11.3
19
35.2
25
80.1
2.68
14
14.1
20
41
26
90.1
3.74
15
17.3
21
47.5
27
101
5.13
16
21
22
54.6
28
113
6.82
17
25.2
23
62.4
29
125
54
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Tabla 4.3 Factores de corrección de la densidad del aire.
Altitud
(m) del
nivel
mar
750
1500
2250
3000
CA
1
Temp.
(°C)
-18
CT
1.13
0.898
0.819
0.744
0.676
-6
4
16
27
38
1.083
1.04
1
0.963
0.929
Tabla 4.4 Valores estimados de la eficiencia en %.
Eficiencia en %
Construcción
Diseño
simple
optimo
10
30
Maquina eólica
Bomba de agua multípala.
Bomba de agua palas de
tela.
Bomba de agua Darrieux.
Aeromotor Savonius.
Aeromotores pequeños de
2Kw
Aeromotor mediano de 2 a
10 Kw
Equipos grandes de más
de 10kw
10
25
15
10
30
20
20
30
20
30
_
30 a 40
Dado un aerogenerador con las siguientes características:
Especificaciones técnicas
Tabla 4.5 Datos de los equipos disponibles.
Número de hélices
Diámetro
4 mts
Material
Fibra de vidrio / carbono
Dirección de rotación
Contrario a las agujas del reloj
1) Regulador electrónico
2) Pasivo por inclinación
Sistemas de control
55
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Por lo tanto hacemos la estimación de la eficiencia usando la tabla 4.4
Por tabla 4.4 nos indica una eficiencia de:
20% a 30% utilizaremos un valor intermedio. η= 25%
Para la velocidad del viento usaremos el promedio en La Paz de: 5.7m/s
Esto es igual a 1 m/s = 2.237 mi/h.
Por lo tanto (5.7m/s) (2.237mi/h) = 12.75mi/h
Tomamos de la tabla 4.2 el valor superior inmediato a F = 13
Para el factor de la corrección de la temperatura el promedio en la Paz corresponde a: 31.7°C
Tomando los valores de la tabla:
= 1.13
Para el factor de corrección de la densidad
De tabla 4.3
=1
Sustituimos los valores de las condiciones de La Paz y del equipo en la ecuación para obtener la
potencia:
(
)
(
)
( )
Para comprobar el área usaremos la siguiente ecuación:
(
(
)(
√
)
)( )(
√
)
(
)
El diámetro que proporciona el fabricante corresponde a m, mientras que el diámetro
obtenido por la ecuación de diseño nos indica un diámetro de .m.
La diferencia en las longitudes de estos diámetros se presenta por que la altitud de La Paz
que reduce la densidad disponible del viento, la ecuación nos presenta cuanto debemos
compensar el área de barrido para que alcance la potencia deseada según el diámetro que
obtuvimos.
La principal razón por la que no coinciden los valores es porque estos equipos no se diseñan
para las condiciones climáticas y de altura de la República Mexicana.
56
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4.3.2 Relación de Velocidad Periférica.
La relación de velocidad periférica TSR sirve para comparar el funcionamiento de máquinas
eólicas diferentes, por lo que también se suele llamar velocidad especifica.
Está definida por:
( )
(
)
(
)
Considerando a esta velocidad como la máxima de giro en la pala, este dato ayuda a
determinar la velocidad que posee la pala con respecto a la del viento. Este dato es de
gran importancia para cuestiones de diseño y de resistencia de los materiales utilizados en
las palas de aerogenerador.
Fig.4.3 Diagrama de cuerpo libre del Rotor
57
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4.4
Cálculo de la carga eléctrica requerida
Tabla 4.6 Carga eléctrica
Cantid Potencia Horas
ad
Alumbrado
10
14
4
Consumo
diario
(Wh/día)
520
Alumbrado exterior
TV
10
3
13
250
5
3
650
750
Video
2
200
1
200
Equipo de Sonido
Frigorífico
E
Lavadora (agua fría)
3
1
200
180
3
12
2
750
1
Clase B
600
2,260
750
0
0
Otros pequeños
electrodomésticos
Suma de consumos
1
500
3
1,500
7,130
58
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4.5 Altura de montaje.
Como altura de montaje se entiende la altura del buje desde el suelo. Es aconsejable tomar una
altura de buje mínima de 10 metros, contando desde la altura de desplazamiento (Fig.4.4). La
altura de desplazamiento se toma en cuenta siempre y cuando el aerogenerador está montado
dentro de un área de vegetación específica y suele coincidir con la mitad de la altura media de
la vegetación circundante excepto si se trata de vegetación muy densa y poco porosa, en cuy
caso se tomará la altura total de la vegetación.
Fig. 4.4. Altura de Montaje.
4.5.1 Emplazamiento.
Para optimizar el rendimiento del aerogenerador, y prolongar su vida útil, el emplazamiento
debe estar bien expuesto al viento y contar con un bajo grado de turbulencias (poca rugosidad).
Se ha demostrado que es poco aconsejable los emplazamientos urbanos (muy rugosos)
excepto en edificios altos o zonas periurbanas. En cuanto a la alineación de varios
aerogeneradores, es preferible agruparlos en una hilera perpendicular a la dirección principal
del viento.
59
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4.6 Cálculo de la potencia para el aerogenerador.
Recopilando todos los datos obtenidos para el análisis de los equipos en el mercado, se ha
seleccionado:
 Empresa Bornay
Tabla 4.7 Aerogenerador catálogo de la empresa Bornay
60
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4.6.1 Cálculo de aprovechamiento.
Con el fin de determinar cuanta energía estamos produciendo realmente se calcula la
producción anual de energía eléctrica y para esto se utiliza la siguiente ecuación que estima la
cantidad en kWh.
(
)
Dónde:
E = Producción de energía anual
H = Es el número de horas que tiene un año (8760 horas/año)
PT = Es la potencia nominal de la turbina.
F = Es un factor neto de captación
T = Corresponde al número de turbinas
NOTA:
El factor de captación alcanza valores de F= 0.25, y en lugares ventosos alcanza 0.35 y 0.40
(35% a 40% de la captación del viento).
Por lo tanto:
(
)(
)(
)( )
4.6.2 Impacto ambiental.
Algunos de los reproches de impacto ambiental son objetivos, aunque a veces se exageran y
generalizan, pero son específicas de situaciones particulares.
Sin embargo, los efectos negativos sobre el medio ambiente que producen la construcción y
funcionamiento de un generador eólico son en generales casos de Impacto sobre el suelo y la
vegetación. Consideraremos como impacto sobre la vegetación la equivalente a impacto por
erosión del suelo.
La importancia y significado de la vegetación en la identificación de los impactos ambientales
radica en ser, por lo general, un elemento fundamental en la expresión de los ecosistemas. En
la estimación de los impactos sobre la vegetación es preciso considerar dos cuestiones: el valor
de la vegetación presente en la zona en la que se va a llevar a cabo la obra, y la incidencia en
ella de las operaciones de construcción y posterior funcionamiento.
4,6.3 Impacto sobre las aves.
Otros aspectos criticados son las supuestas afecciones que causan a la flora y fauna, en
especial a las aves. En este terreno, lo mejor es guiarse por los estudios científicos, como los
realizados en la Comunidad Foral de Navarra entre marzo de 2000 y marzo de 2001. Estos
estudios han determinado una tasa de colisiones de aves del 0,1%. Estudios semejantes
realizados en Dinamarca han concluido que las aves se acostumbran rápidamente a los
aerogeneradores, se “familiarizan” y desvían su trayectoria de vuelo para evitarlos.
61
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En el Acuerdo para la Cooperación en la Investigación y Desarrollo de Sistemas de Generación
eólica, en el seno de la Agencia Internacional de Energía, se ha reportado lo siguiente: “Todos
los países miembros continúan expresan de su inquietud acerca de la posibilidad de mortalidad
de aves (por operación de centrales eólicas).
La muerte de aves fue reportada como mínima y estudios llevados a cabo en varios países
sugieren que los aerogeneradores no tienen impacto significativo en la vida de las aves, al
compararse con otras actividades humanas. La Asociación Europea de Energía Eólica dice
sobre este asunto: “Las turbinas eólicas, a pesar de su tamaño y de sus palas en movimiento,
no presentan un problema especial, de acuerdo a lo encontrado en estudios realizados en
Alemania, Los Países Bajos, Dinamarca y el Reino Unido. Las líneas de transmisión de energía
eléctrica presentan una amenaza mucho mayor que los aerogeneradores.
4.6.4 Ruido.
La emisión de ruido acústico puede llegar a ser un inconveniente cuando los aerogeneradores
se instalan cerca de lugares habitados. La figura 3.5 muestra un ejemplo de cómo disminuye el
ruido que emite un aerogenerador en función de la distancia a su punto de instalación. La
gráfica 2 muestra una comparación con el ruido que se percibe de otras fuentes, con el fin de
establecer una comparación.
Fig.4.5 Nivel de ruido de un aerogenerador.
62
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Fig.4.6 Comparación del Nivel de ruido.
4.6.5 Impacto visual.
El impacto visual depende de la percepción de las personas. Para algunas los aerogeneradores
son feos y deterioran el paisaje, mientras que para otras son agradables y representan una
tecnología amigable al medio ambiente. Al igual que el problema de ruido, el impacto visual
depende de la cercanía entre las poblaciones y los aerogeneradores.
63
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4.7 ANÁLISIS ECONÓMICO
4.7.1
Análisis de costos:
Uno de los aspectos más importantes para la toma de decisión de instalar cualquier explotación
de energía renovable es la determinación de los costos, pues se desearía que los mismos
llegaran a ser competitivos con los costos de producción de la energía generada por centrales
termoeléctricas, hidráulicas o nucleares.
Sin embargo si comparamos los beneficios que posee la producción de energía eléctrica
mediante recursos renovables contra otras formas de producción eléctrica, los beneficios
medioambientales son mayores, no solo reduce la producción de gases contaminantes, si no
también el impacto visual así como la contaminación por ruido se ven claramente disminuidos.
Beneficios que son puntos importantes para la aplicación de tecnologías que aprovechen
energías como el viento.
Por lo tanto la necesidad de la estimación de los costos, conduce a una guía en valores
cuantitativos, que pueden ser fácilmente utilizados como argumento cuando se quieren
comparar entre sí distintos tipos de tecnologías de transformación de la energía. Sin embargo
no es el único criterio que debemos tomar en cuenta para decidir entre uno y otro tipo de
transformación de energía, no se debe hacer uso exclusivo de argumentos económicos, sino
que también se han de tomar en consideración aspectos medio ambientales, como los que se
citaron en el capitulo anterior.
4.7.2
Calculo de inversión de costo.
Tabla 4.8 Relación de precios distribuidor 1
Cotización de precios. Aerogeneradores Lista de precios * 09 2011
Equipos
Aerogenerador
1500 W
Inversor senoidal
Torre de Cilindro
hidráulico de 14
m torre hidráulica
Batería 12v
Regulador de
carga
Código
50 000 001
Cantidad
1
Precio (€)
3,040
12v 2200W GSM
IREPSOL No.
PIGM122200
61 200 019
1
1,725
1
1,300
12v/110 Ah C100
No. PIMONO1100
CX 12v/24v
10/10A Phocos
No. PIPHOCXN10
1
238.50
1
61.10
Total:
6,364.6
64
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Comparando precios con otro distribuidos que ofrece características similares en sus equipos
disponibles.
Tabla 4.9 Relación de precios Distribuidor 2
Precio €
2,739
477
Modelo
Aerogenerador i1Power 1.4kW max.
Controlador de voltaje para carga de
baterías
Inversor Phoenix 1200 24V/230Vac
carga baterías
Pack de baterías Rolls Led Acid 24V
400 Ah
Torre 15m
Total
833
1,104
2.74
5,155.74
Precios indicados en EURO IVA no incluido fuente: catalogo innova wind power
http://www.energreencol.com/ficheros_pdf/Aerogneradores_domesticos.
Catalogo Windspot sonkyo energy Productos actúales del 2012
Tabla 4.10 Comparativa entre precios.
Distribuidor 1
Total en pesos:
Distribuidor 2
Total en pesos:
120,418.232 pesos.
97,546.60 pesos.
Tabla 4.11 Costos de Operación.
GASTOS
Salario
(ingeniero)
Albañil
Cemento
(bultos de 50 Kg)
Instalación
Cable
(caja con 100 m)
Otros gastos
Viáticos
Gasolina
Transporte del
equipo
Casetas
Otros
DESCRIPCIÓN
Asesoría técnica
Cimentación
3
CANTIDAD
Personas
1
2
Persona
bulto
1
12.5
1
4
$87.17 (día)
$ 1,949.00
$348.68
$3,898.00
caja
$1,000.00
$1,000.00
3
litros
Viaje
$4,532.00
$9.54
$800.00
$13,596.00
$119.25
$800.00
$36.00
$144.00
$5,000.00
2 viajes
Otros gastos de la
instalación
TOTAL
PRECIO
TOTAL
$ 9,479.00
$28,437.00
$53,342.93
65
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4.7.3
Análisis costo- beneficio.
Se realiza este análisis para determinar la conveniencia del proyecto mediante la enumeración y
valoración de términos monetarios de todos los costos y beneficios derivados de la realización
del proyecto.
Por lo tanto:
El consumo de energía a cubrir en la casa habitación se determino para un mes de 207.2 Kw/h.
Por cálculo se obtuvo que el aerogenerador produce 9.9 Kw/h al día, para 30 días al mes:
(
)(
)
Esto tiene como resultado que el aerogenerador produce un excedente de 89.8 Kw/h.
CFE compra la energía excedente de acuerdo a como lo maneja en sus tarifas el precio de
Kw-h es de $2.497 esta tarifa se toma en la temporada fuera de verano, en esta tarifa el
consumo es mayor a 150 Kw-h.
Al multiplicar los 89.8 Kw/h excedentes, por el precio de la tarifa decimos que:
(
)(
)
Esta cifra representa una ganancia para el cliente.
Al multiplicar esta cantidad por 2 ya que el recibo es al bimestre genera una ganancia de
$448.4612
El precio que paga el cliente por su consumo normal de luz sin el aerogenerador es de
$1,483.218, al tener el aerogenerador el cliente ya no pagaría ese costo a CFE, ese costo se
utilizaría para el pago del aerogenerador.
Considerando que el cliente debe dar como pago inicial el 30% del precio total del
aerogenerador el cual corresponde a:
$191,327.092 (precio total del aerogenerador)
(
)(
)
$57, 398.12 cantidad correspondiente al enganche del equipo.
66
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Restando el precio total del aerogenerador, menos el enganche queda un restante por cubrir
de:
(
)
(
)
Si el cliente paga como mensualidad por el equipo la cantidad de $1,483.218 (precio neto)
Terminaría de pagar todo el equipo en 90.30 meses = 7 años 6 meses.
Si consideramos que el cliente da un pago de $1,931.6792 (esta cantidad es el precio neto más
lo que CFE le va a pagar al cliente por el excedente de KW-h)
(
)
(
)
Cubriendo pagos de esta cantidad, la liquidación del equipo se realiza en 69.33 meses, que es
igual a un plazo de 5 años 8 meses. A partir de este periodo, hasta el tiempo de vida útil del
equipo se generan ganancias de $347,702.4 pesos. Lo que representa una ganancia de casi el
doble de precio total del aerogenerador, para obtener resultados favorables el proyecto se
enfoca a largo plazo.
67
Manual de Instrucciones
y Montaje
Torres basculantes y
auto soportadas
Juan y David Bornay, S.L.
Paraje Ameraors, s/n
Apartado de Correos 116
03420 Castalla (Alicante)
España
Tel. (34) 965 560 025
Fax (34) 965 560 752
http://www.bornay.com
[email protected]
© Juan y David Bornay, S.L. – Rev. 1.0 – Enero 2002.
Índice
Índice......................................................................................................................................... 2
Bienvenidos al mundo del viento .......................................................................................... 3
Emplazamiento de la torre ..................................................................................................... 3
Las torres basculantes ........................................................................................................... 3
Puntos y tipos de anclajes ..................................................................................................... 5
Preparaciones antes del izado.............................................................................................. 7
Procedimiento de izado.......................................................................................................... 9
Precauciones .........................................................................................................................10
Las torres auto soportadas ..................................................................................................11
Anexos ....................................................................................................................................12
Influencia de obstáculos en el aerogenerador..................................................................14
Tipos de torres
Índice
2
Bienvenidos al mundo del viento
Información su interés:
Este manual contiene toda la información necesaria para la correcta instalación de una torre
auto soportada y una torre basculante de 12 m de altura. Para asegurar su correcta
instalación, evitar roturas y peligros, recomendamos que lea atentamente este manual antes
de proceder a realizar la instalación.
En determinados puntos de este manual encontrará puntos que precisan de especial
atención por ser particularmente importantes, por favor, preste especial atención a aquellos
puntos marcados de la siguiente manera:
ATENCIÓN:
PRECAUCIÓN:
Detalles importantes para el
correcto funcionamiento del
sistema.
Detalles a tener en cuenta para
evitar daños irreparables en su
equipo o a personas.
Emplazamiento de la torre
La energía que podemos captar del viento con un aerogenerador es proporcional al cubo de
la velocidad con que sopla; esto es, cuando la velocidad del viento se duplica, la potencia
que podemos producir con un aerogenerador es ocho veces superior.
Por ello, es interesante instalar el aerogenerador en un lugar donde el viento sople con la
mayor velocidad y constancia posibles. La velocidad del viento depende en gran medida del
terreno sobre el que se mueve el aire; la vegetación, tipo de terreno, construcciones
cercanas, etc. frenan el viento y producen turbulencias.
El lugar idóneo para un aerogenerador, es una zona libre de obstáculos, y lo más alto
posible respecto de los obstáculos.
Las torres basculantes
Este tipo de torre ofrece una serie de ventajas: bajo coste, gran efectividad y facilidad de
montaje. Sus características permiten bajar el aerogenerador a nivel del suelo, minimizando
riesgos de caídas con relativa facilidad y rapidez para realizar revisiones y mantenimiento.
Debido a su relación altura-esfuerzos del viento en su extremo superior, la torre necesita ser
sujetada por tirantes.
Existen distintos tipos de torre en función de sus características constructivas:
Tipos de torres
Bienvenidos al mundo del viento
3
Torre tubular
Torre escalonada
-
-
-
Torre celosía
La torre tubular es la más utilizada debido a su simplicidad, facilidad de fabricación y
bajo coste. Este tipo de torres permite incrementar su altura en un momento dado
añadiendo más tramos de tubo y cambiando la distribución de los tensores.
La torre escalonada presenta la particularidad de, además de ser abatible, permitir ser
trepada hasta el aerogenerador para realizar allí revisiones periódicas sin tener que
abatir la torre. Las dimensiones de los tensores y de la torre serán mayores que en el
tipo de torre tubular.
La torre de tipo celosía, ya sea triangular o rectangular, no es abatible. Es mucho más
ligera que las torres auto soportadas y de menor coste, pero no son suficientemente
fuertes para soportar el peso de un aerogenerador y sus esfuerzos. El tipo de
refuerzos que se utiliza para las torres celosía, es con tirantes, idéntico que con las
abatibles.
La primera parte del manual trata la instalación de una torre tubular abatible de 12 m de
altura. Por extensión podrá utilizar este documento para instalar una torre abatible distinta, o
de inferior altura.
La torre se compone de:
-
2 viguetas de 1,5 m de longitud perforadas,
varios tramos de tubo de 4” (el número dependerá de la altura total de la torre y de la
longitud de los tramos),
varios tramos de tubo de 3”,
8 cables tensores de 6 - 8 mm de diámetro (8 mm a partir del modelo Inclin 3000) y
distintas longitudes (en función de la altura de la torre),
4 clavos de anclaje,
brazo palanca (tubo de 3” de 6 m de longitud),
pletina sujeción del aerogenerador a la torre.
Podemos instalar este tipo de torres en pendientes y terrenos irregulares, pero es preferible
y más sencillo hacerlo en terrenos planos.
Tipos de torres
Las torres basculantes
4
Puntos y tipos de anclajes
En primer lugar asegúrese que se encuentra lejos de cualquier tendido eléctrico. Localice el
punto exacto donde se instalará la torre y marque, como se indica en la figura siguiente, el
punto de anclaje de los tensores.
En una pendiente, prevenga que el brazo de palanca, al bajar, quede aguas abajo y los
anclajes laterales al mismo nivel.
Una vez marcados todos los puntos de agarre, instale los anclajes mirando hacia la torre y
como se indica en la siguiente figura.
En el caso de que el terreno sea demasiado débil es necesaria la utilización de
cimentaciones. Pero si la instalación se realiza sobre un terreno firme, se puede prescindir
de ellas y anclar directamente el clavo sobre el terreno. En el mercado existen distintos tipos
de clavos con este fin.
En ocasiones el suelo donde se quiere instalar la torre hay rocas de gran tamaño o es
simplemente roca. Para ello existe un tipo de anclaje específico. En el caso de roca dura
(como granito, basalto y roca que no rompa con facilidad) se utilizan los tornillos de
expansión. Para su instalación se perfora la roca con la ayuda de una broca de diámetro 10
mm y 100 mm de profundidad. Se instala el tornillo en la roca con algún elemento que sirva
de enganche, como por ejemplo un par de eslabones de cadena. Existen distintos tipos de
tornillos de expansión, y cada fabricante tiene su propio sistema de instalación.
Tipos de torres
Montaje
5
En el caso de que la roca del terreno sea roca blanda, no es aconsejable el uso de tornillos
de expansión, dado que la roca puede romper con el uso de este tipo de fijación. Para ello
se debe usar un tornillo convencional anclado con cemento. Para su instalación perfore la
roca con diámetro de 25 mm y 200 mm de profundidad. Introduzca el cemento en primer
lugar, y con una pajita asegúrese que se rellena el agujero en su totalidad y no quedan
burbujas de aire atrapadas en el cemento. Instale en último lugar el tornillo en el agujero.
Anclaje de fácil fabricación
Tipos de anclaje para roca blanda y dura
Existen varios tipos de anclajes para la torre, puede utilizar la que más le convenga según el
tipo de terreno o más fácil le sea su construcción.
La base que le presentamos en este manual requiere una cimentación 750x750x750 cm,
pero existen otros sistemas de agarre de la base al suelo, y una vez más, como en el caso
de los anclajes, el sistema más apropiado en su caso dependerá del tipo de terreno y la
facilidad de construcción.
Anclaje sobre roca
Cimentación para terrenos débiles
Tipos de torres
Preparaciones
6
Preparaciones antes del izado
Una vez la base de la torre y los anclajes de los tensores estén instalados se procederá al
ensamblaje de los distintos tramos que conforman la altura total de la torre, incluyendo el
adaptador para el aerogenerador, y finalmente, con el tornillo superior únicamente, a la base
de la torre.
Existen distintas maneras de unir los tramos de tubo:
El primer caso destaca por su sencillez. El segundo caso
nos asegura una mayor rigidez del conjunto, pero dado
que la torre será atirantada ambos casos serán soluciones
viables para realizar su función.
ATENCIÓN:
PRECAUCIÓN:
En la segunda opción,
asegúrese que al soldar la
pletina al tubo, lo hace
perfectamente perpendicular
para asegurar que la torre
quede totalmente recta.
Los tubos de fontanería se
fabrican con roscas. No
una los tubos simplemente
con la rosca puesto que la
disminución de sección en
la
rosca
debilita
la
resistencia en su sección.
Para la unir el brazo palanca a la base de la torre existen también diversos métodos. El más
sencillo sea quizás un codo de fontanería. También en este caso es arriesgado roscar
solamente el tubo al codo; hágalo como en las siguientes figuras.
La siguiente preparación es la de los tensores. Desenrolle los cables y coloque cada cable
en su posición. Una firmemente los extremos de los cables a la torre. Si su colocación es
correcta, cuatro de los ocho cables serán paralelos a la torre, y la línea imaginaria que une
los dos otros puntos de anclaje y la torre deberá formar un ángulo de noventa grados.
Tipos de torres
Preparaciones antes del izado
7
La unión de los tirantes a la torre
puede realizarse de distintos
modos. A modo de ejemplo le
presentamos
estas
dos
soluciones. La primera consiste
simplemente en soldar en la torre
cuatro barras de acero dobladas.
La segunda opción consiste en
atornillar unas chapas angulares
perforadas a la torre.
Realice la unión del grupo de
cables que sujetarán la parte más
alta de la torre a los clavos de anclaje con excepción del cable que se encuentra en el lado
del brazo palanca. Este cable, del que tiraremos para elevar la torre, irá sujeto en su parte
superior. El grupo inferior puede ponerse en su correspondiente posición, pero se afirmará a
los anclajes una vez la torre se encuentre en su posición final.
ATENCIÓN:
PRECAUCIÓN:
Tenga en cuenta que las longitudes
de los cables en este momento puede
no ser la adecuada. Tendremos que
reajustarlas para que cada cable
soporte la misma tensión.
En el caso de realizar las erecciones
en terrenos desnivelados, deberemos
prestar especial atención a este
problema y ajustar sus longitudes a
medida que se vaya izando.
Antes de colocar la última pieza, el brazo palanca en la base de la torre, se deberá unir en
su extremidad superior el cable del que tiraremos para izar la torre.
Para izar la torre es altamente recomendable el uso de un manubrio con autobloqueo. La
fuerza que hay que realizar para elevar la torre junto con un aerogenerador de 40 kg es
aproximadamente 300 kg. Un manubrio permite además progresar en la instalación de una
manera segura, lenta y controlada.
Tipos de torres
Preparaciones antes del izado
8
Es realmente importante conectar a tierra la torre antes de izarla. La conexión a tierra
protege su instalación de posibles impactos de rayos y de los efectos de la electricidad
estática. La puesta a tierra no garantiza en todos los casos que su aerogenerador sobreviva
al impacto de un rayo, pero en el peor de los casos reducirá sus efectos.
Para conectar a tierra su torre, entierre un cable de cobre de 3 a 4 m cerca de la base de la
torre y conéctelo con un cable a la base de la torre.
Procedimiento de izado
Una vez realizadas las preparaciones, se procederá a una primera erección de la torre sin el
aerogenerador, para el ajuste de los tensores, nivelado de la torre y verificación del
funcionamiento del sistema.
Empiece a elevar la torre. Hágalo poco a poco y verificando que los cables laterales tienen
una tensión similar. Es normal que un cable esté ligeramente más tenso que el otro, pero si
la diferencia es excesiva, regule las longitudes de los cables para igualarla. Si el cable está
demasiado tenso puede ocurrir un fallo y caer la torre. Podrá comprobar que la tensión no es
excesiva si el cable está ligeramente curvado.
Al finalizar el izado de la torre, inserte el tornillo inferior para evitar que la torre se mueva y
tense todos cables asegurándose que esté perfectamente vertical con la ayuda de un nivel.
En este momento todos sus tensores tendrán la longitud necesaria para que la torre quede
en su posición de trabajo. Baje la torre siguiendo el procedimiento de izado en orden inverso.
Bájela lentamente y controlando los movimientos del conjunto en todo momento.
Cuando el extremo superior de la torre quede a un metro y medio del suelo déjela descansar
sobre unos soportes estables. Esto le permitirá la fácil instalación del aerogenerador sobre
su soporte. Una vez instalado vuelva a izar la torre. Los dos extremos del brazo palanca se
deberán unir a su correspondiente anclaje. Inmovilice el brazo tensor en primer lugar con el
cable del que hemos tirado para erigir la torre y a continuación asegure en el cable más
largo, el exterior, y finalmente el interior. Compruebe una última vez que la torre queda
totalmente perpendicular.
ATENCIÓN:
PRECAUCIÓN:
El izado de una torre es un trabajo
peligroso; trabaje lentamente controlando la
situación en todo momento.
Es aconsejable contar con ayudantes para
esta operación, y muy importante que haya
una buena comunicación y asignación de
trabajos previa entre los trabajadores.
No permita que nadie trabaje bajo
la torre cuando se esté izando o
hasta que esté perfectamente
asegurada con los tensores.
Nota: El brazo palanca no tiene ninguna función desde el momento en que la totalidad de los
cables están tensos. Podemos quitarlo o dejarlo en su posición unido al anclaje más cercano
para evitar que quede suelto y pueda presentar un peligro potencial.
Si carece de un manubrio autobloqueo y puede acceder con un vehículo (como un coche, un
tractor, etc.) hasta el lugar donde se ubicará la torre, puede elevarla usando el vehículo para
tirar del cable de izado.
Tipos de torres
Procedimiento de izado
9
Partiendo del punto donde hemos hecho todas las preparaciones, coloque una polea en el
suelo, como figura en el gráfico superior. La polea debe estar a una distancia superior a la
del brazo palanca de la base de la torre.
ATENCIÓN:
PRECAUCIÓN:
En un cable correctamente
tensado formará una ligera
curva.
Extreme la precaución al final del recorrido de
la torre, si continuase avanzando, el tirante
trasero podría ceder y tumbar la torre.
Precauciones
-
-
No trepe por la torre.
No ice la torre cerca de tendidos eléctricos.
No permita que nadie ajeno al equipo de izado de la torre, penetre en ningún momento
en el diámetro de acción de la torre.
Utilice los materiales y herramientas adecuadas.
Al izar la torre compruebe periódicamente la tensión de los cables. No permita ni que
estén demasiado tensos, ni demasiado flojos.
Compruebe con especial atención la correcta instalación del cable que sujeta la torre
por la parte posterior de la torre. Este cable evitará que la torre caiga hacia el lado
desde donde tiramos si pasa de la vertical.
Trabaje con calma y asegure una buena comunicación entre el equipo de
trabajadores.
Conecte la torre a tierra para proteger su instalación contra los efectos de la
electricidad estática y posibles impactos de rayos.
Antes de elevar la torre con el aerogenerador, hágalo, al menos una vez, con la torre
únicamente para comprobar que todo funciona perfectamente y hacer los reglajes
oportunos.
Tipos de torres
Procedimiento de izado
10
Las torres auto soportadas
Otro tipo de torres muy utilizadas son las torres auto soportadas. La
característica principal de estas torres es, como su nombre indica, que se
soportan ellas mismas; no necesitan tirantes para asegurar que la torre no
caiga. Son torres más robustas y pesadas que las abatibles, pero tienen el
inconveniente de ser más caras y necesitar una grúa para su instalación.
Existen distintos fabricantes, pero todos ellos se rigen por la misma
normativa para su construcción.
Para la instalación de aerogeneradores, el tipo de torre auto soportada
utilizada por J.Bornay es la torre de presilla serie “P”. Dentro de esta serie
encontramos distintas combinaciones de tramos en función de la longitud
total de la torre, así como tres modelos distintos en función a los esfuerzos a
los que estará sometida. En el anexo encontrará una tabla con los modelos
disponibles y sus características físicas y mecánicas.
-
-
La torre P-400 se utiliza para los modelos: Inclin 250, 600 y 1500.
La torre P-750 soporta perfectamente los modelos Inclin 3000 y 6000;
Puede ser utilizada también en zonas de fuertes vientos para el Inclin
1500.
La torre P-1250 es para el aerogenerador más grande de la gama
Inclin, el BK-12 y para el Inclin 6000 en zonas de fuertes vientos.
Las torres auto soportadas, necesariamente, deberán
ser fijadas con cimentaciones; en el anexo encontrará
una tabla con las dimensiones de la cimentación
necesaria en función con el tipo de terreno y su
altura.
PRECAUCIÓN:
Conecte a tierra la torre para
protegerla de la electricidad estática y
posibles impactos de rayos.
Para instalar el aerogenerador sobre la torre, necesitará
un adaptador que permita que las hélices giren sin
peligro de golpear la torre. Instale el aerogenerador una
vez el adaptador y la torre hayan sido instalados. Puede
subirlo a su posición usando la grúa después de haber
erigido la torre, o bien utilizando una polea, como se
muestra en la figura.
Tipos de torres
ATENCIÓN:
PRECAUCIÓN:
Es conveniente utilizar el
segundo sistema para poder
subir y bajar en cualquier
momento el molino sin
depender de una grúa.
Para estas operaciones
necesitará subir a lo
alto de la torre, utilice
arneses de seguridad.
Torre auto soportante
11
Anexos
•
La tabla Beaufort es la referencia internacional que clasifica y define cada tipo de
viento en función de su velocidad.
FUERZA
•
Velocidad (m/s) Velocidad (km/h)
Denominación
0
0 - 0.5
0-1
Calma
1
0.6 - 1.7
2-6
Ventolina
2
1.8 - 3.3
7 - 12
Suave
3
3.4 - 5.2
13 - 18
Leve
4
5.3 - 7.4
19 - 26
Moderado
5
5.7 - 9.8
27 - 35
Regular
6
9.9 - 10.4
36 - 44
Fuerte
7
12.5 - 15.2
45 - 54
Muy fuerte
8
15.3 - 18.2
55 - 65
Temporal
9
18.3 - 21.5
66 - 77
Temporal fuerte
10
21.6 - 25.1
78 - 90
Temporal muy fuerte
11
25.2 - 29
91 - 104
Tempestad
12
Más de 29
Más de 104
Huracán
En la siguiente tabla encontrará las presiones en kg que ejerce el viento en función de
su velocidad y el modelo de su aerogenerador J.BORNAY.
Aerogenerador
3
5
7
11
13
15
55*
Inclin 250
0,683
1,898
3,721
9,188
12,833
17,086
229,711
Inclin 600
1,500
4,167
8,167
20,167
28,167
37,500
504,167
Inclin 1500 neo
3,067
8,520
16,700
41,239
57,598
76,684
1030,970
Inclin 3000 neo
6,000
16,667
32,667
80,667
112,667
150,000
2016,667
Inclin 6000 neo
6,000
16,667
32,667
80,667
112,667
150,000
2016,667
V viento (m/s)
* En caso de que el aerogenerador no se inclinase.
Tipos de torres
Anexos
12
•
En la siguiente tabla encontrará las características de las torres auto soportadas de
tipo presilla “P” clasificadas en tres modelos disponibles:
Tipo de
apoyo
P-400
P-750
P-1250
•
Altura
total (m)
Características mecánicas
Esfuerzo
nominal
Esfuerzo útil en punta
con viento CS 1,5
Dimensiones
Cabeza
Base
(kg)
12
(mm)
620
226
14
687
271
754
334
18
821
387
20
888
446
12
620
270
14
687
334
756
409
18
821
480
20
888
552
12
14
620
687
429
533
756
821
888
650
765
877
408
16
765
16
16
18
20
408
320
765
1275
(mm)
Peso total
320
1275
320
En la siguiente tabla encontrará las dimensiones de la cimentación necesaria para el
tipo de torre que haya elegido para su aerogenerador;
Tipo
terreno
FLOJO
K=8
NORMAL
K = 12
ROCOSO
K = 16
P-400
P-750
P-1250
12 14 16 18 20 12 14 16 18 20 12 14 16 18 20
h
a
h
a
h
a
1,6
0,8
1,6
1,0
1,7
1,0
1,8
1,0
1,8
1,0
2,0
0,9
2,0
1,0
2,0
1,1
2,0
1,1
2,1
1,1
2,0
1,3
2,1
1,3
2,2
1,4
2,2
1,4
2,3
1,4
1,4
0,8
1,4
1,0
1,5
0,9
1,6
1,0
1,6
1,0
1,7
0,9
1,7
1,0
1,7
1,1
1,8
1,1
1,8
1,2
1,7
1,3
1,8
1,3
1,9
1,3
1,9
1,4
2,0
1,5
1,3
0,8
1,3
3,0
1,4
0,9
1,5
1,0
1,5
1,0
1,6
0,9
1,6
1,0
1,6
1,1
1,7
1,1
1,7
1,1
1,6
1,3
1,7
1,3
1,8
1,3
1,8
1,4
1,9
1,5
Nota: K (kg/cm2)
ATENCIÓN:
La parte visible de la cimentación debe tener una
pequeña inclinación para evitar que el agua de lluvia
quede sobre la cimentación y pueda oxidar la torre.
Si desea ampliar su instalación, o simplemente tiene alguna duda, no dude en ponerse en
contacto con nuestra empresa:
Juan y David Bornay, S.L.
Paraje Ameradors, s/n
P.O. Box 116
E-03420 Castalla (Alicante)
España
Tipos de torres
Telf: (+34) 96 556 0025
Fax: (+34) 96 556 0752
[email protected]
www.bornay.com
Anexos
13
Influencia de obstáculos en el aerogenerador
Como ya hemos visto anteriormente, el viento, al tropezar con obstáculos que encuentra en
su camino, se frena y produce turbulencias. Un aerogenerador instalado en un lugar
inadecuado se verá perjudicado por turbulencias y vientos flojos.
Para evitar reducir el rendimiento de su aerogenerador, instálelo lo más alejado posible del
obstáculo y sobre una torre que eleve el molino por encima de este.
En el caso de encontrarse en un valle, instale su aerogenerador en la parte más baje, donde
el viento se encuentra canalizado, o mejor, en la parte más alta, donde el aerogenerador
será susceptible de captar el viento de cualquier dirección.
Tipos de torres
Influencia de obstáculos en el aerogenerador
14
ANEXOS A
03
da a
i
v
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ado mtricidad
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a
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Hu r luz y e una c de ilusi
nay
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lleva bebían d e llena
B
Juan
o que contenta m
gente
Desde 1970, somos pioneros en
aprovechar la energía del viento. En
llevar luz donde no la hay. Cuatro
décadas dan para mucho. Hemos
aplicado nuestra tecnología en 50
países: Estados Unidos, Japón, Angola,
La Antártida... Hemos desarrollado
los aerogeneradores de pequeña
potencia más fiables por rendimiento y
robustez. Más de 4000 instalaciones en
todo el mundo han elegido un Bornay.
Súmate a la experiencia Bornay
Ahora es momento de contribuir a la
generación distribuida, poniendo a tu
disposición aerogeneradores específicos
para conexión a red.
Junto a ti, queremos recorrer un largo
camino, compartiendo experiencia,
conocimiento y técnica.
Queremos colaborar contigo,
garantizando la calidad de tus
instalaciones y aportando seguridad
a tus clientes. Cuando pienses en
minieólica, confía en Bornay.
Suma energía.
Súmate a la experiencia Bornay.
05
En movimien
ento desde 1970.
enerar viento”
g
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“Desde jov ad aprovechando
electricid
enay
Juan Bo
1970
07
El primer Bornay.
Hace 40 años, el hombre pisó la Luna por
primera vez.
Un sueño inalcanzable en el pasado, hecho
realidad gracias a la visión de algunos
pioneros. ¿Quién no recuerda la imagen de Neil
Armstrong?. De forma simultánea, en Europa,
en un pequeño pueblo de España próximo al
Mediterráneo, Juan Bornay, un joven electricista,
ideaba su primer aerogenerador a partir de
alternadores de coche, acoples mecánicos
y hélices de madera. Su inquietud: producir
energía a través del viento. Su motivación:
llevar luz a casa de sus abuelos. Bornay inició
así una andadura que le ha convertido cuatro
décadas más tarde en uno de los principales
fabricantes de aerogeneradores de pequeña
potencia en el mundo.
1978
erimentando
p
x
e
je
a
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ga
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en un pequeñ
r
ga
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o
d
to
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Juan Borna
o
c
Partes de fibra
de vidreo.
Juan continuó la investigación y mejoró notablemente la calidad del Bornay. El cuerpo y el timón de orientación de los aerogeneradores
ya eran de fibra de vidrio. Incluso, desde el primer momento, además, el Bornay está provisto de un sistema de orientación provisto de
anillos rozantes y escobillas, facilitando la transmisión de energía sin riesgos para el aerogenerador. Estas mejoras consiguieron que la
empresa se abriera al mundo. La obtención de energía limpia, aprovechando la fuerza del viento, se fue asentando al mismo tiempo que
el planeta comenzaba a superar la resaca de la gran crisis del petróleo unos años antes.
1982
En 1982, Bornay comienza ya con una
producción seriada, creando el modelo
G200W equipado con un alternador
de inducción que mejora el punto
de arranque a bajas velocidades del
viento. Numerosos repetidores de
telecomunicaciones y pequeñas
09
Alternador de
inducción.
viviendas aisladas incorporan un
Bornay para garantizar su consumo
eléctrico, y Bornay se abre a nuevos
mercados: EE.UU., México, República
Dominicana o Argentina, entre otros.
Asimismo, la suma de los aerogeneradores
y las aerobombas de Bornay calman la sed
de importantes zonas de Angola o Tanzania,
en África.
1984
ndí inglés.
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p
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y
Hasta La An
Juan Borna
Helices de nylon
inyectado.
Bornay evoluciona, pasa de fabricar hélices manual y artesanalmente, a fabricar hélices de nylon por inyección capaces de soportar
la carga de un huracán sin llegar a rotura. Esta innovación redujo los tiempos de producción e incrementó la durabilidad del Bornay.
El carácter pionero se va reforzando con una intensa experiencia en fabricación y comercialización. América, Europa y África ya
cuentan con la fiabilidad Bornay.
1988
11
Alternador de imanes
permanentes.
Paso variable.
La consolidación y madurez de la empresa es un hecho.La innovación y la motivación por llevar
energía donde no la hay impulsan a Bornay a dar un nuevo salto, creando un nuevo aerogenerador
equipado con alternador trifásico de imanes permanentes de 250 W y control de velocidad por
paso variable. Esto mejoró las prestaciones del Bornay, especialmente en velocidades de viento
bajas y medias. La introducción del sistema de frenado automático y el paso variable mecánico
permitió controlar el ángulo de ataque de las hélices respecto al viento, proporcionando un
arranque con escaso viento y el control a altas velocidades. Un reto constante para Bornay.
De hecho, en pocos años superó esta innovación, produciendo un aerogenerador con un rotor
equipado con paso variable tripala y una potencia nominal de 500 W.
1993
Hélices de fibra
de vidrio/carbono.
Bornay escucha las necesidades
del mercado y les da una nueva
respuesta, creando una nueva gama de
aerogeneradores. La gama Inclin, con
potencias de 250 W, 600 W, 1000 W
y 2500 W, equipos robustos que
sustituyen el paso variable por el sistema
de frenado por inclinación y las hélices
de nylon por hélices de fibra de vidrio y
carbono. La robustez, durabilidad y menor
mantenimiento de estos Bornay comienzan
a ser reconocidas en todo el mundo.
Frenado por
inclinación.
pulido con
a
h
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i
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stra máqu
tros mism
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l
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s a contr
“El perfeccdi edicación, gracicaeso de producción”
mucha
todo el pro uan Bornay
J
1997
El siglo XX toca a su fin. Las tecnologías de
la información abren paso a la sociedad del
conocimiento y la globalización. La humanidad
está obligada a mirar hacia delante con más
equilibrio. La sostenibilidad del planeta pasa a
ser una prioridad.
13
se hagio
y
b
b
o
o un ah con presti
m
o
c
é
inici
marc
“Lo quiedo en unanacional”.
inter Juan Bornay
convert
Imanes de neodimio.
Bornay fusiona innovación y tecnología de
última generación. Integra imanes de neodimio,
que técnicamente multiplican por 2 su
potencia, reduciendo 3 veces su grosor. Se
actualiza la gama Bornay con aerogeneradores
de 250 W, 600 W, 1500 W y 3000 W, y
presentando un nuevo modelo de 6000 W de
potencia nominal.
2000
Hélices de fibra
de vidrio/carbono por RTM.
Tres décadas después de los primeros prototipos de Juan Bornay y sus experimentos simulando el
viento, Bornay ya es una marca de prestigio en el incipiente sector de las energías renovables. La
constante innovación y mejora de su productividad le lleva a consolidar también una estable red de
distribución internacional. Con una producción en serie con 5 modelos de hasta 6 kW, Bornay da
un nuevo paso, desarrollando un novedoso sistema de producción de hélices de fibra de vidrio o
carbono, basado en RTM, y con ello logra una relación peso/resistencia única en el mercado. Bornay
traza su actual visión estratégica: Aportar soluciones al mundo en energías limpias, siendo uno de los
fabricantes globales de referencia en la producción de aerogeneradores de pequeña potencia.
2008
La necesidad de disponer de sistemas
eficientes de producción de energías limpias
ya no tiene vuelta atrás. Bornay asume
el reto como una oportunidad y crea sus
aerogeneradores específicos para conexión a
red, adaptados a la normativa de cada país que
ya regula el vertido de procedencia mini eólica.
Sistemas de Conexion a Red.
15
Esta transformación orienta a Bornay a la
sinergia de sumar energía con otras fuentes
renovables como la fotovoltaica.
e acceso a .la
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“Con más dea, queremos seguir dand
luz y al agu
Juan Bornay
Today
Hoy
Seguimos
evolucionado
contigo.
En el planeta ya no se concibe un desarrollo
que no sea respetuoso con el medio ambiente.
Los recursos son escasos. Y la demanda
energética cada vez mayor. Lo que comenzó
siendo un sueño es hoy una prioridad.
Aprovechar la energía del viento y fabricar
aerogeneradores fiables es una garantía y un
compromiso con la sostenibilidad del planeta.
Ante este horizonte, Bornay está presente en
más de 50 países como una referencia solvente
basada en la fiabilidad de su trayectoria y la
robustez de sus máquinas, queriendo aportar
al mundo soluciones en energías renovables
e invitando a los mejores profesionales del
sector a seguir evolucionando y sumarse a la
experiencia Bornay.
17
Un Bornay sin duda
BORNAY
600 1500 3000 6000
I n f o r m a ción y datos técnicos sujetos a cambios sin previo aviso.
Bornay
Aerogeneradores
BORNAY600
Curva de potencia
700
Potencia (W)
600
500
400
300
200
100
19
0
0 2
4
6
8 10 12 14 16 18 20
Velocidad del viento m/s
Energía
Producción mensual (kWh)
300
250
200
150
100
50
0
0 2
4
6
8 10 12 14 16 18 20
Velocidad media anual (m/s)
Características técnicas
Número de hélices
Diámetro
Material
Dirección de rotación
Sistema de control
2
2 mts
Fibra de vidrio/carbono
En sentido contrario a las agujas del reloj
1. Regulador electrónico
2. Pasivo por inclinación
Características eléctricas
Trifásico de imanes permanentes
Ferrita
600 w
12, 24, 48 v
@ 1000
12 v 60 Amp
24 v 30 Amp
48 v 15 Amp
Velocidad del viento
3,5 m/s
11 m/s
13 m/s
60 m/s
2m
Características físicas
Peso aerogenerador
Peso regulador
Embalaje
Dimensiones - peso
Total
Garantía
1470 mm.
38 kg
7 kg
50 x 77 x 57 cm - 55 kg
104 x 27 x 7 cm - 4,7 kg
0,22 m3 - 59,7 Kgr
3 años
350 mm.
Para arranque
Para potencia nominal
Para frenado automático
Máxima velocidad del viento
3,7 m
1000 mm.
Alternador
Imanes
Potencia nominal
Voltaje
RPM
Regulador
360 mm.
1120 mm.
BORNAY1500
Potencia (W)
Curva de potencia
21
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
0 2
4
6
8 10 12 14 16 18 20
Velocidad del viento m/s
Energía
Producción mensual (kWh)
800
700
600
500
400
300
200
100
0
0 2
4
6
8 10 12 14 16 18 20
Velocidad media anual (m/s)
Características técnicas
Número de hélices
Diámetro
Material
Dirección de rotación
Sistema de control
2
2,86 mts
Fibra de vidrio/carbono
En sentido contrario a las agujas del reloj
1. Regulador electrónico
2. Pasivo por inclinación
Características eléctricas
Alternador
Imanes
Potencia nominal
Voltaje
RPM
Regulador
Trifásico de imanes permanentes
Neodimio
1500 w
24, 48, 120 v
@ 700
24 v 80 Amp
48 v 40 Amp
120v. Conexión red
Velocidad del viento
3,5 m/s
12 m/s
14 m/s
60 m/s
3,7 m
2040 mm.
1430 mm.
Para arranque
Para potencia nominal
Para frenado automático
Máxima velocidad del viento
Características físicas
Peso aerogenerador
Peso regulador
Embalaje
Dimensiones - peso
Total
Garantía
41 kg
8 kg
50 x 77 x 57 cm - 57 kg
153 x 27 x 7 cm - 6,8 kg
0,23 m3 - 61,8 Kgr
3 años
2m
370 mm.
2,7 m
470 mm.
1670 mm.
BORNAY3000
Curva de potencia
4000
3500
Potencia (W)
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
23
0 2
4
6
8 10 12 14 16 18 20
Velocidad de viento m/s
Energía
Producción mensual (kWh)
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
0 2
4
6
8 10 12 14 16 18 20
Velocidad media anual (m/s)
Característica técnicas
Número de hélices
Diámetro
Material
Dirección de rotación
Sistema de control
2
4 mts
Fibra de vidrio/carbono
En sentido contrario a las agujas del reloj
1. Regulador electrónico
2. Pasivo por inclinación
Características eléctricas
Alternador
Imanes
Potencia nominal
Voltaje
RPM
Regulador
Trifásico de imanes permanentes
Neodimio
3000 w
24, 48, 120 v
@ 500
24 v 150 Amp
48 v 75 Amp
120v. Conexión a red
Velocidad del viento
3,5 m/s
12 m/s
14 m/s
60 m/s
93 kg
14 kg
120 x 80 x 80 cm - 135 kg
220 x 40 x 15 cm - 19 kg
0,90 m3 - 154 Kgr
3 años
2m
470 mm.
3,7 m
Características físicas
Peso aerogenerador
Peso regulador
Embalaje
Dimensiones - peso
Total
Garantía
2610 mm.
2000 mm.
Para arranque
Para potencia nominal
Para frenado automático
Máxima velocidad del viento
645 mm.
2140 mm.
BORNAY6000
Curva de potencia
7000
Potencia (W)
6000
5000
4000
3000
2000
1000
25
0
0 2
4
6
8 10 12 14 16 18 20
Velocidad del viento m/s
Energía
Producción mensual (kWh)
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
0 2
4
6
8 10 12 14 16 18 20
Velocidad media anual (m/s)
Características técnicas
Número de hélices
Diámetro
Material
Dirección de rotación
Sistema de control
3
4 mts
Fibra de vidrio/carbono
En sentido contrario a las agujas del reloj
1. Regulador electrónico
2. Pasivo por inclinación
Características eléctricas
Alternador
Imanes
Potencia nominal
Voltaje
RPM
Regulador
Trifásico de imanes permanentes
Neodimio
6000 w
48, 120 v
@ 600
48 v 150 Amp
120v. Conexión red
Velocidad del viento
3,5 m/s
12 m/s
14 m/s
60 m/s
3135 mm.
2000 mm.
Para arranque
Para potencia nominal
Para frenado automático
Máxima velocidad del viento
Características físicas
Peso aerogenerador
Peso regulador
Embalaje
Dimensiones - peso
Total
Garantía
107 kg
18 kg
120 x 80 x 80 cm - 149 kg
260 x 40 x 15 cm - 22 kg
0,91 m3 - 171 Kgr
3 años
2m
495 mm.
3,7 m
645 mm.
2640 mm.
27
Instalaciones típicas
Aplicaciones aisladas
Consumos
Cantidad
Potencia
Horas
Alumbrado
Alumbrado
TV
Video
Ordenador
8
5
1
1
1
1
1
1
13
10
250
150
180
180
750
500
2
5
4
1
4
12
1
2
208 Wh
250 Wh
1000 Wh
150 Wh
720 Wh
2160 Wh
750 Wh
1000 Wh
Consumos
6238 Wh
Frigorífico
Lavadora
Pequeños consumos
Baterías
Tensión de batería
Días de autonomía
Capacidad batería
Produción
Paneles solares
Inversor
24 voltios
3 días
897 Ah - C100
Cantidad
10
Voltaje de entrada
Voltaje de salida
Frecuencia
Potencia máxima
5
24 voltios
300 voltios
50 Hz
2164 W pico
Potencia
Isolación
115
4
Velocidad del viento Potencia
Bornay 1500 neo 24 v.
Consumo diario
245
Cantidad
1
Producción
Cargador
Trifásico
Senoidal
Inversor
Consumo diario
4600 Wh
Consumo diario
2695 Wh
7295 Wh
Si
No
Pura
3000 W
A
Ps
29
B
I
R
A
Aerogenerador
Genera electricidad a partir de la fuerza del viento, tanto
de día como de noche. Su potencia deberá ser acorde a
las necesidades de consumo de la instalación.
Aplicaciones Aisladas
B
Batería
R
Almacena la energía generada por el aerogenerador y
paneles solares, suministrándola posteriormente para su
consumo. La autonomía mínima recomendada es de tres
días.
I
Inversor
Trasforma la electricidad almacenada en forma de
corriente continua, en electricidad apta para uso
doméstico: corriente alterna a 220 V. puede incorporar un
cargador de recarga de baterías en caso de disponer de
una fuente externa de CA como un grupo electrógeno.
Regulador
Controla la generación eléctrica del aerogenerador y
paneles solares, y el estado de la batería. Previene la
sobrecarga y descarga de las baterías.
Ps
Paneles Solares
Generan electricidad a través de la radiación solar, su
funcionamiento está limitado por tanto a las horas de
sol. En combinación con el aerogenerador, garantizan
una producción eléctrica estable durante todo el año. La
cantidad de paneles y su potencia, depende de la demanda
energética requerida.
Bombeo de agua
31
A
Aerogenerador
Genera electricidad a partir de la fuerza del viento, tanto
de día como de noche. Su potencia deberá ser acorde a
las necesidades de consumo de la instalación.
B
Batería
Almacena la energía generada por el aerogenerador y
paneles solares, suministrándola posteriormente para su
consumo. La autonomía mínima recomendada es de tres
días.
R
Regulador
Controla la generación eléctrica del aerogenerador y
paneles solares, y el estado de la batería. Previene la
sobrecarga y descarga de las baterías.
A
B
I
I
Inversor
Trasforma la electricidad almacenada en forma de
corriente continua, en electricidad apta para uso
doméstico: corriente alterna a 220 V. Puede incorporar un
cargador de recarga de baterías en caso de disponer de
una fuente externa de CA como un grupo electrógeno.
Ba
R
Bombeo de Agua
Bomba de agua sumergible alimentada a corriente alterna
220V, desde el inversor
Ba
A
Ps
33
I
A
Aerogenerador
Genera electricidad a partir de la fuerza del viento, tanto
de día como de noche. Su potencia deberá ser acorde a
las necesidades de consumo de la instalación.
Conexión a red
Ps
Paneles Solares
Generan electricidad a través de la radiación solar, su
funcionamiento está limitado por tanto a las horas del
sol. En combinación con el aerogenerador, garantizan
una producción eléctrica estable durante todo el año.
La cantidad de paneles y su potencia, depende de la
demanda energética requerida.
I
Inversor
Sincroniza la energía generada por el aerogenerador y/o
paneles con la red eléctrica y produce el vertido con la red
eléctrica.
Nuestro riguroso control de calidad,
avalado por la certificación ISO 9001:2008
unido a un control integral del proceso
productivo garantizan la fiabilidad del
Bornay. Así mismo, las instalaciones
bioclimáticas y nuestra autosuficiencia
energética optimizan los recursos
energéticos de nuestras instalaciones,
35
Mapa de Calidad Humano.
donde se fabrican y distribuyen los
aerogeneradores Bornay a cualquier
punto del planeta en 24-48 horas.
Pero el verdadero engranaje de calidad de
un Bornay son las personas. Un equipo
profesional muy implicado, altamente
comprometido, contribuye a consolidar la
robustez de la máquina.
El cuidado de los detalles y la fabricación
propia marcan la diferencia
s
meta. ULno o
a
l
a
.
egas
día
“Nuncase lrlenuevan cadaa aprender
retos estar abierto su vida”.
ha de prender toda
y em
ornay
Juan B
de muchoss
ia
c
n
ie
r
e
p
x
e
“Aporto larovocando que todas la
años, p ecánicas y mecanizaddose
piezas m os en Bornay, sean
fabricad calidad y garantía”.
total
.
Ramón Cerdáesde 1993
En Bornay d
MATERIAS
PRIMAS.
MECANICA.
ELECTRICIDAD. COMPOSITES.
1
2
3
Las materias primas utilizadas
en la fabricación de nuestros
aerogeneradores han sido
rigurosamente seleccionadas
para garantizar la fiabilidad
y durabilidad de la máquina.
Acero inoxidable, bronce y
fibra de carbono son algunos
de los materiales empleados.
En el área de Mecánica,
se transforman las materias
primas en semielaborados,
trabajando sobre planos,
controlando las tolerancias y
calidad de acabados.
En el área de Electricidad,
se elaboran los bobinados
y cuadros de control,
comprobando aislamiento y
continuidad en alternadores
y test de funcionalidad de los
reguladores
4
Con la fabricación de las
hélices mediante un proceso
RTM se consigue unas hélices
con una relación resistencia/
peso única. Previo a ser
destinadas al ensamblado
debe llevarse a cabo un
correcto catalizado.
COMPENSADO
TRANSMISION
Y EQUILIBRADO
ELECTRICA.
ENSAMBLAJE. DE HELICES.
37
5
Para la transmisión de la
energía entre el aerogenerador
y la torre, se utilizan 3 anillos
rozantes sobre el eje de
orientación y tres juegos de
escobillas.
6
Partiendo de la giratoria,
se ensambla el alternador,
las hélices y el resto de
elementos que conforman el
aerogenerador.
7
Con pesos y equilibrados
similares, se compensan las
hélices. Esto evita vibraciones
y aumenta la vida útil del
Bornay.
CONTROL
FINAL.
io trabajar en
“Es un prHivaily eg buen ambiente,
Bornay. mo y buena relación
compañerisn la dirección”.
co
ENTREGA.
I+D+I.
Lucía Berbegal. e 2007
En Bornay desd
ano es
equipo hum
a
“La solidezs dsielgnos
d
li d que
ca
e
d
lo
uno de guen un Bornay ”.
distin
Ximo Bañuls. e 2001.
En Bornay desd
87
Tras el ensamblaje, todos los
elementos son revisados de
nuevo: timón, carcasa, hélices,
cono frontal, tornillería... Se
comprueba la potencia real del
alternador sobre banco.
9
El producto está en stock listo
para entregar a sus respectivos
clientes. a través de las
agencias de transportes más
fiables se garantizan entregas
en 24-48 horas..
10
Bornay es un ejemplo de
innovación constante desde
1970, contando con personal
técnico cualificado involucrado
en la mejora, evolución y
nuevos diseños de productos.
La sede central de Bornay está en
España (Europa).En Castalla, muy
próxima al Mar Mediterráneo.
Sus instalaciones disponen de un
edificio bioclimático de 1.500 m2
sobre una parcela de 6.500 m2.
La orientación al sur y la suma de
energía minieólica y fotovoltaica
facilita el
39
Edificio Bioclimatico.
autoabastecimiento energético,
así como un aprovechamiento
óptimo de los recursos naturales.
www.marcasmasvivas.com
Atención al Cliente y
Calidad Total.
Bornay ofrece un
soporte técnico y
servicio personalizado
a sus distribuidores e
instaladores autorizados.
Su certificación de
calidad ISO 9001 es una
garantía.
Responsabilidad Social.
A través de una intensa
implicación con sus
trabajadores y un máximo
respeto por el entorno,
Bornay es una empresa
responsable socialmente.
Reconocimiento
empresarial.
Bornay ha sido
reconocida con el Premio
Nova Medio Ambiente de
la Generalitat Valenciana
y el Premio Sol y Paz de
la Fundación Terra, por
su trayectoria empresarial
P.I. RIU, Cno. del Riu, s/n
03420 Castalla (Alicante) España
www.bornay.com
[email protected]
t. +34 965 560 025
f. +34 965 560 752
nder
rsonas ence
pe
s
a
ch
u
ás
m
a
em
r
d
ta que pa hacemos factible. Y a
en
cu
o
d
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d
e
h
os
E“ n Bornayla mese un imposible que onosmotejror para nuestros hijos”.
una bombcoillaboramos por un mund
06
Bornay desde 20
Juan Merlos. En
BORNAY 600
BORNAY1500
BORNAY3000
BORNAY6000
Número de hélices
Diametro
Material
Dirección de rotación
2
2 mts
Fibra de vidrio/carbono
2
2,86 mts
Fibra de vidrio/carbono
2
4 mts
Fibra de vidrio/carbono
3
4 mts
Fibra de vidrio/carbono
En el sentido contrario a las
agujas del reloj
En el sentido contrario a las
agujas del reloj
En el sentido contrario a las
agujas del reloj
En el sentido contrario a las
agujas del reloj
Sistema de control
1. Regulador electrónico
2. Pasivo por inclinación
1. Regulador electrónico
2. Pasivo por inclinación
1. Regulador electrónico
2. Pasivo por inclinación
1. Regulador electrónico
2. Pasivo por inclinación
Alternator
Trifásico de imanes
permanentes.
Imanes
Potencia Nominal
Voltaje
RPM
Regulador
Ferrita
600 w
12, 24, 48 v
@ 1000
12 v 60 Amp
24 v 30 Amp
48 v 15 Amp
Trifásico de imanes
permanentes.
Neodimio
1500 w
24, 48, 120 v
@ 700
24 v 80 Amp
48 v 40 Amp
120v. Conexión red
Trifásico de imanes
permanentes.
Neodimio
3000 w
24, 48, 120 v
@ 500
24 v 150 Amp
48 v 75 Amp
120v. Conexión red
Trifásico de imanes
permanentes.
Neodimio
6000 w
48, 120 v
@ 600
48 v 150 Amp
120v. Conexión red
3,5 m/s
11 m/s
13 m/s
60 m/s
3,5 m/s
12 m/s
14 m/s
60 m/s
3,5 m/s
12 m/s
14 m/s
60 m/s
3,5 m/s
12 m/s
14 m/s
60 m/s
38 kg
7 kg
50 x 77 x 57 cm - 55 kg
104 x 27 x 7 cm - 4,7 kg
0,22 m3 - 59,7 Kgr
3 años
41 kg
8 kg
50 x 77 x 57 cm - 57 kg
153 x 27 x 7 cm - 6,8 kg
0,23 m3 - 61,8 Kgr
3 años
93 kg
14 kg
120 x 80 x 80 cm - 135 kg
220 x 40 x 15 cm - 19 kg
0,90 m3 - 154 Kgr
3 años
107 kg
18 kg
120 x 80 x 80 cm - 149 kg
260 x 40 x 15 cm - 22 kg
0,91 m3 - 171 Kgr
3 años
Características técnicas
Características eléctricas
Velocidad de viento
Para arranque
Para potencia nominal
Para frenado automático
Máxima velocidad del viento
Características físicas
Peso aerogenerador
Peso regulador
Embalaje
Dimensiones - peso
Total
Garantía
ANEXOS B
Manual de Instrucciones
y Montaje
Torres basculantes y
auto soportadas
Juan y David Bornay, S.L.
Paraje Ameraors, s/n
Apartado de Correos 116
03420 Castalla (Alicante)
España
Tel. (34) 965 560 025
Fax (34) 965 560 752
http://www.bornay.com
[email protected]
© Juan y David Bornay, S.L. – Rev. 1.0 – Enero 2002.
Índice
Índice......................................................................................................................................... 2
Bienvenidos al mundo del viento .......................................................................................... 3
Emplazamiento de la torre ..................................................................................................... 3
Las torres basculantes ........................................................................................................... 3
Puntos y tipos de anclajes ..................................................................................................... 5
Preparaciones antes del izado.............................................................................................. 7
Procedimiento de izado.......................................................................................................... 9
Precauciones .........................................................................................................................10
Las torres auto soportadas ..................................................................................................11
Anexos ....................................................................................................................................12
Influencia de obstáculos en el aerogenerador..................................................................14
Tipos de torres
Índice
2
Bienvenidos al mundo del viento
Información su interés:
Este manual contiene toda la información necesaria para la correcta instalación de una torre
auto soportada y una torre basculante de 12 m de altura. Para asegurar su correcta
instalación, evitar roturas y peligros, recomendamos que lea atentamente este manual antes
de proceder a realizar la instalación.
En determinados puntos de este manual encontrará puntos que precisan de especial
atención por ser particularmente importantes, por favor, preste especial atención a aquellos
puntos marcados de la siguiente manera:
ATENCIÓN:
PRECAUCIÓN:
Detalles importantes para el
correcto funcionamiento del
sistema.
Detalles a tener en cuenta para
evitar daños irreparables en su
equipo o a personas.
Emplazamiento de la torre
La energía que podemos captar del viento con un aerogenerador es proporcional al cubo de
la velocidad con que sopla; esto es, cuando la velocidad del viento se duplica, la potencia
que podemos producir con un aerogenerador es ocho veces superior.
Por ello, es interesante instalar el aerogenerador en un lugar donde el viento sople con la
mayor velocidad y constancia posibles. La velocidad del viento depende en gran medida del
terreno sobre el que se mueve el aire; la vegetación, tipo de terreno, construcciones
cercanas, etc. frenan el viento y producen turbulencias.
El lugar idóneo para un aerogenerador, es una zona libre de obstáculos, y lo más alto
posible respecto de los obstáculos.
Las torres basculantes
Este tipo de torre ofrece una serie de ventajas: bajo coste, gran efectividad y facilidad de
montaje. Sus características permiten bajar el aerogenerador a nivel del suelo, minimizando
riesgos de caídas con relativa facilidad y rapidez para realizar revisiones y mantenimiento.
Debido a su relación altura-esfuerzos del viento en su extremo superior, la torre necesita ser
sujetada por tirantes.
Existen distintos tipos de torre en función de sus características constructivas:
Tipos de torres
Bienvenidos al mundo del viento
3
Torre tubular
Torre escalonada
-
-
-
Torre celosía
La torre tubular es la más utilizada debido a su simplicidad, facilidad de fabricación y
bajo coste. Este tipo de torres permite incrementar su altura en un momento dado
añadiendo más tramos de tubo y cambiando la distribución de los tensores.
La torre escalonada presenta la particularidad de, además de ser abatible, permitir ser
trepada hasta el aerogenerador para realizar allí revisiones periódicas sin tener que
abatir la torre. Las dimensiones de los tensores y de la torre serán mayores que en el
tipo de torre tubular.
La torre de tipo celosía, ya sea triangular o rectangular, no es abatible. Es mucho más
ligera que las torres auto soportadas y de menor coste, pero no son suficientemente
fuertes para soportar el peso de un aerogenerador y sus esfuerzos. El tipo de
refuerzos que se utiliza para las torres celosía, es con tirantes, idéntico que con las
abatibles.
La primera parte del manual trata la instalación de una torre tubular abatible de 12 m de
altura. Por extensión podrá utilizar este documento para instalar una torre abatible distinta, o
de inferior altura.
La torre se compone de:
-
2 viguetas de 1,5 m de longitud perforadas,
varios tramos de tubo de 4” (el número dependerá de la altura total de la torre y de la
longitud de los tramos),
varios tramos de tubo de 3”,
8 cables tensores de 6 - 8 mm de diámetro (8 mm a partir del modelo Inclin 3000) y
distintas longitudes (en función de la altura de la torre),
4 clavos de anclaje,
brazo palanca (tubo de 3” de 6 m de longitud),
pletina sujeción del aerogenerador a la torre.
Podemos instalar este tipo de torres en pendientes y terrenos irregulares, pero es preferible
y más sencillo hacerlo en terrenos planos.
Tipos de torres
Las torres basculantes
4
Puntos y tipos de anclajes
En primer lugar asegúrese que se encuentra lejos de cualquier tendido eléctrico. Localice el
punto exacto donde se instalará la torre y marque, como se indica en la figura siguiente, el
punto de anclaje de los tensores.
En una pendiente, prevenga que el brazo de palanca, al bajar, quede aguas abajo y los
anclajes laterales al mismo nivel.
Una vez marcados todos los puntos de agarre, instale los anclajes mirando hacia la torre y
como se indica en la siguiente figura.
En el caso de que el terreno sea demasiado débil es necesaria la utilización de
cimentaciones. Pero si la instalación se realiza sobre un terreno firme, se puede prescindir
de ellas y anclar directamente el clavo sobre el terreno. En el mercado existen distintos tipos
de clavos con este fin.
En ocasiones el suelo donde se quiere instalar la torre hay rocas de gran tamaño o es
simplemente roca. Para ello existe un tipo de anclaje específico. En el caso de roca dura
(como granito, basalto y roca que no rompa con facilidad) se utilizan los tornillos de
expansión. Para su instalación se perfora la roca con la ayuda de una broca de diámetro 10
mm y 100 mm de profundidad. Se instala el tornillo en la roca con algún elemento que sirva
de enganche, como por ejemplo un par de eslabones de cadena. Existen distintos tipos de
tornillos de expansión, y cada fabricante tiene su propio sistema de instalación.
Tipos de torres
Montaje
5
En el caso de que la roca del terreno sea roca blanda, no es aconsejable el uso de tornillos
de expansión, dado que la roca puede romper con el uso de este tipo de fijación. Para ello
se debe usar un tornillo convencional anclado con cemento. Para su instalación perfore la
roca con diámetro de 25 mm y 200 mm de profundidad. Introduzca el cemento en primer
lugar, y con una pajita asegúrese que se rellena el agujero en su totalidad y no quedan
burbujas de aire atrapadas en el cemento. Instale en último lugar el tornillo en el agujero.
Anclaje de fácil fabricación
Tipos de anclaje para roca blanda y dura
Existen varios tipos de anclajes para la torre, puede utilizar la que más le convenga según el
tipo de terreno o más fácil le sea su construcción.
La base que le presentamos en este manual requiere una cimentación 750x750x750 cm,
pero existen otros sistemas de agarre de la base al suelo, y una vez más, como en el caso
de los anclajes, el sistema más apropiado en su caso dependerá del tipo de terreno y la
facilidad de construcción.
Anclaje sobre roca
Cimentación para terrenos débiles
Tipos de torres
Preparaciones
6
Preparaciones antes del izado
Una vez la base de la torre y los anclajes de los tensores estén instalados se procederá al
ensamblaje de los distintos tramos que conforman la altura total de la torre, incluyendo el
adaptador para el aerogenerador, y finalmente, con el tornillo superior únicamente, a la base
de la torre.
Existen distintas maneras de unir los tramos de tubo:
El primer caso destaca por su sencillez. El segundo caso
nos asegura una mayor rigidez del conjunto, pero dado
que la torre será atirantada ambos casos serán soluciones
viables para realizar su función.
ATENCIÓN:
PRECAUCIÓN:
En la segunda opción,
asegúrese que al soldar la
pletina al tubo, lo hace
perfectamente perpendicular
para asegurar que la torre
quede totalmente recta.
Los tubos de fontanería se
fabrican con roscas. No
una los tubos simplemente
con la rosca puesto que la
disminución de sección en
la
rosca
debilita
la
resistencia en su sección.
Para la unir el brazo palanca a la base de la torre existen también diversos métodos. El más
sencillo sea quizás un codo de fontanería. También en este caso es arriesgado roscar
solamente el tubo al codo; hágalo como en las siguientes figuras.
La siguiente preparación es la de los tensores. Desenrolle los cables y coloque cada cable
en su posición. Una firmemente los extremos de los cables a la torre. Si su colocación es
correcta, cuatro de los ocho cables serán paralelos a la torre, y la línea imaginaria que une
los dos otros puntos de anclaje y la torre deberá formar un ángulo de noventa grados.
Tipos de torres
Preparaciones antes del izado
7
La unión de los tirantes a la torre
puede realizarse de distintos
modos. A modo de ejemplo le
presentamos
estas
dos
soluciones. La primera consiste
simplemente en soldar en la torre
cuatro barras de acero dobladas.
La segunda opción consiste en
atornillar unas chapas angulares
perforadas a la torre.
Realice la unión del grupo de
cables que sujetarán la parte más
alta de la torre a los clavos de anclaje con excepción del cable que se encuentra en el lado
del brazo palanca. Este cable, del que tiraremos para elevar la torre, irá sujeto en su parte
superior. El grupo inferior puede ponerse en su correspondiente posición, pero se afirmará a
los anclajes una vez la torre se encuentre en su posición final.
ATENCIÓN:
PRECAUCIÓN:
Tenga en cuenta que las longitudes
de los cables en este momento puede
no ser la adecuada. Tendremos que
reajustarlas para que cada cable
soporte la misma tensión.
En el caso de realizar las erecciones
en terrenos desnivelados, deberemos
prestar especial atención a este
problema y ajustar sus longitudes a
medida que se vaya izando.
Antes de colocar la última pieza, el brazo palanca en la base de la torre, se deberá unir en
su extremidad superior el cable del que tiraremos para izar la torre.
Para izar la torre es altamente recomendable el uso de un manubrio con autobloqueo. La
fuerza que hay que realizar para elevar la torre junto con un aerogenerador de 40 kg es
aproximadamente 300 kg. Un manubrio permite además progresar en la instalación de una
manera segura, lenta y controlada.
Tipos de torres
Preparaciones antes del izado
8
Es realmente importante conectar a tierra la torre antes de izarla. La conexión a tierra
protege su instalación de posibles impactos de rayos y de los efectos de la electricidad
estática. La puesta a tierra no garantiza en todos los casos que su aerogenerador sobreviva
al impacto de un rayo, pero en el peor de los casos reducirá sus efectos.
Para conectar a tierra su torre, entierre un cable de cobre de 3 a 4 m cerca de la base de la
torre y conéctelo con un cable a la base de la torre.
Procedimiento de izado
Una vez realizadas las preparaciones, se procederá a una primera erección de la torre sin el
aerogenerador, para el ajuste de los tensores, nivelado de la torre y verificación del
funcionamiento del sistema.
Empiece a elevar la torre. Hágalo poco a poco y verificando que los cables laterales tienen
una tensión similar. Es normal que un cable esté ligeramente más tenso que el otro, pero si
la diferencia es excesiva, regule las longitudes de los cables para igualarla. Si el cable está
demasiado tenso puede ocurrir un fallo y caer la torre. Podrá comprobar que la tensión no es
excesiva si el cable está ligeramente curvado.
Al finalizar el izado de la torre, inserte el tornillo inferior para evitar que la torre se mueva y
tense todos cables asegurándose que esté perfectamente vertical con la ayuda de un nivel.
En este momento todos sus tensores tendrán la longitud necesaria para que la torre quede
en su posición de trabajo. Baje la torre siguiendo el procedimiento de izado en orden inverso.
Bájela lentamente y controlando los movimientos del conjunto en todo momento.
Cuando el extremo superior de la torre quede a un metro y medio del suelo déjela descansar
sobre unos soportes estables. Esto le permitirá la fácil instalación del aerogenerador sobre
su soporte. Una vez instalado vuelva a izar la torre. Los dos extremos del brazo palanca se
deberán unir a su correspondiente anclaje. Inmovilice el brazo tensor en primer lugar con el
cable del que hemos tirado para erigir la torre y a continuación asegure en el cable más
largo, el exterior, y finalmente el interior. Compruebe una última vez que la torre queda
totalmente perpendicular.
ATENCIÓN:
PRECAUCIÓN:
El izado de una torre es un trabajo
peligroso; trabaje lentamente controlando la
situación en todo momento.
Es aconsejable contar con ayudantes para
esta operación, y muy importante que haya
una buena comunicación y asignación de
trabajos previa entre los trabajadores.
No permita que nadie trabaje bajo
la torre cuando se esté izando o
hasta que esté perfectamente
asegurada con los tensores.
Nota: El brazo palanca no tiene ninguna función desde el momento en que la totalidad de los
cables están tensos. Podemos quitarlo o dejarlo en su posición unido al anclaje más cercano
para evitar que quede suelto y pueda presentar un peligro potencial.
Si carece de un manubrio autobloqueo y puede acceder con un vehículo (como un coche, un
tractor, etc.) hasta el lugar donde se ubicará la torre, puede elevarla usando el vehículo para
tirar del cable de izado.
Tipos de torres
Procedimiento de izado
9
Partiendo del punto donde hemos hecho todas las preparaciones, coloque una polea en el
suelo, como figura en el gráfico superior. La polea debe estar a una distancia superior a la
del brazo palanca de la base de la torre.
ATENCIÓN:
PRECAUCIÓN:
En un cable correctamente
tensado formará una ligera
curva.
Extreme la precaución al final del recorrido de
la torre, si continuase avanzando, el tirante
trasero podría ceder y tumbar la torre.
Precauciones
-
-
No trepe por la torre.
No ice la torre cerca de tendidos eléctricos.
No permita que nadie ajeno al equipo de izado de la torre, penetre en ningún momento
en el diámetro de acción de la torre.
Utilice los materiales y herramientas adecuadas.
Al izar la torre compruebe periódicamente la tensión de los cables. No permita ni que
estén demasiado tensos, ni demasiado flojos.
Compruebe con especial atención la correcta instalación del cable que sujeta la torre
por la parte posterior de la torre. Este cable evitará que la torre caiga hacia el lado
desde donde tiramos si pasa de la vertical.
Trabaje con calma y asegure una buena comunicación entre el equipo de
trabajadores.
Conecte la torre a tierra para proteger su instalación contra los efectos de la
electricidad estática y posibles impactos de rayos.
Antes de elevar la torre con el aerogenerador, hágalo, al menos una vez, con la torre
únicamente para comprobar que todo funciona perfectamente y hacer los reglajes
oportunos.
Tipos de torres
Procedimiento de izado
10
Las torres auto soportadas
Otro tipo de torres muy utilizadas son las torres auto soportadas. La
característica principal de estas torres es, como su nombre indica, que se
soportan ellas mismas; no necesitan tirantes para asegurar que la torre no
caiga. Son torres más robustas y pesadas que las abatibles, pero tienen el
inconveniente de ser más caras y necesitar una grúa para su instalación.
Existen distintos fabricantes, pero todos ellos se rigen por la misma
normativa para su construcción.
Para la instalación de aerogeneradores, el tipo de torre auto soportada
utilizada por J.Bornay es la torre de presilla serie “P”. Dentro de esta serie
encontramos distintas combinaciones de tramos en función de la longitud
total de la torre, así como tres modelos distintos en función a los esfuerzos a
los que estará sometida. En el anexo encontrará una tabla con los modelos
disponibles y sus características físicas y mecánicas.
-
-
La torre P-400 se utiliza para los modelos: Inclin 250, 600 y 1500.
La torre P-750 soporta perfectamente los modelos Inclin 3000 y 6000;
Puede ser utilizada también en zonas de fuertes vientos para el Inclin
1500.
La torre P-1250 es para el aerogenerador más grande de la gama
Inclin, el BK-12 y para el Inclin 6000 en zonas de fuertes vientos.
Las torres auto soportadas, necesariamente, deberán
ser fijadas con cimentaciones; en el anexo encontrará
una tabla con las dimensiones de la cimentación
necesaria en función con el tipo de terreno y su
altura.
PRECAUCIÓN:
Conecte a tierra la torre para
protegerla de la electricidad estática y
posibles impactos de rayos.
Para instalar el aerogenerador sobre la torre, necesitará
un adaptador que permita que las hélices giren sin
peligro de golpear la torre. Instale el aerogenerador una
vez el adaptador y la torre hayan sido instalados. Puede
subirlo a su posición usando la grúa después de haber
erigido la torre, o bien utilizando una polea, como se
muestra en la figura.
Tipos de torres
ATENCIÓN:
PRECAUCIÓN:
Es conveniente utilizar el
segundo sistema para poder
subir y bajar en cualquier
momento el molino sin
depender de una grúa.
Para estas operaciones
necesitará subir a lo
alto de la torre, utilice
arneses de seguridad.
Torre auto soportante
11
Anexos
•
La tabla Beaufort es la referencia internacional que clasifica y define cada tipo de
viento en función de su velocidad.
FUERZA
•
Velocidad (m/s) Velocidad (km/h)
Denominación
0
0 - 0.5
0-1
Calma
1
0.6 - 1.7
2-6
Ventolina
2
1.8 - 3.3
7 - 12
Suave
3
3.4 - 5.2
13 - 18
Leve
4
5.3 - 7.4
19 - 26
Moderado
5
5.7 - 9.8
27 - 35
Regular
6
9.9 - 10.4
36 - 44
Fuerte
7
12.5 - 15.2
45 - 54
Muy fuerte
8
15.3 - 18.2
55 - 65
Temporal
9
18.3 - 21.5
66 - 77
Temporal fuerte
10
21.6 - 25.1
78 - 90
Temporal muy fuerte
11
25.2 - 29
91 - 104
Tempestad
12
Más de 29
Más de 104
Huracán
En la siguiente tabla encontrará las presiones en kg que ejerce el viento en función de
su velocidad y el modelo de su aerogenerador J.BORNAY.
Aerogenerador
3
5
7
11
13
15
55*
Inclin 250
0,683
1,898
3,721
9,188
12,833
17,086
229,711
Inclin 600
1,500
4,167
8,167
20,167
28,167
37,500
504,167
Inclin 1500 neo
3,067
8,520
16,700
41,239
57,598
76,684
1030,970
Inclin 3000 neo
6,000
16,667
32,667
80,667
112,667
150,000
2016,667
Inclin 6000 neo
6,000
16,667
32,667
80,667
112,667
150,000
2016,667
V viento (m/s)
* En caso de que el aerogenerador no se inclinase.
Tipos de torres
Anexos
12
•
En la siguiente tabla encontrará las características de las torres auto soportadas de
tipo presilla “P” clasificadas en tres modelos disponibles:
Tipo de
apoyo
P-400
P-750
P-1250
•
Altura
total (m)
Características mecánicas
Esfuerzo
nominal
Esfuerzo útil en punta
con viento CS 1,5
Dimensiones
Cabeza
Base
(kg)
12
(mm)
620
226
14
687
271
754
334
18
821
387
20
888
446
12
620
270
14
687
334
756
409
18
821
480
20
888
552
12
14
620
687
429
533
756
821
888
650
765
877
408
16
765
16
16
18
20
408
320
765
1275
(mm)
Peso total
320
1275
320
En la siguiente tabla encontrará las dimensiones de la cimentación necesaria para el
tipo de torre que haya elegido para su aerogenerador;
Tipo
terreno
FLOJO
K=8
NORMAL
K = 12
ROCOSO
K = 16
P-400
P-750
P-1250
12 14 16 18 20 12 14 16 18 20 12 14 16 18 20
h
a
h
a
h
a
1,6
0,8
1,6
1,0
1,7
1,0
1,8
1,0
1,8
1,0
2,0
0,9
2,0
1,0
2,0
1,1
2,0
1,1
2,1
1,1
2,0
1,3
2,1
1,3
2,2
1,4
2,2
1,4
2,3
1,4
1,4
0,8
1,4
1,0
1,5
0,9
1,6
1,0
1,6
1,0
1,7
0,9
1,7
1,0
1,7
1,1
1,8
1,1
1,8
1,2
1,7
1,3
1,8
1,3
1,9
1,3
1,9
1,4
2,0
1,5
1,3
0,8
1,3
3,0
1,4
0,9
1,5
1,0
1,5
1,0
1,6
0,9
1,6
1,0
1,6
1,1
1,7
1,1
1,7
1,1
1,6
1,3
1,7
1,3
1,8
1,3
1,8
1,4
1,9
1,5
Nota: K (kg/cm2)
ATENCIÓN:
La parte visible de la cimentación debe tener una
pequeña inclinación para evitar que el agua de lluvia
quede sobre la cimentación y pueda oxidar la torre.
Si desea ampliar su instalación, o simplemente tiene alguna duda, no dude en ponerse en
contacto con nuestra empresa:
Juan y David Bornay, S.L.
Paraje Ameradors, s/n
P.O. Box 116
E-03420 Castalla (Alicante)
España
Tipos de torres
Telf: (+34) 96 556 0025
Fax: (+34) 96 556 0752
[email protected]
www.bornay.com
Anexos
13
Influencia de obstáculos en el aerogenerador
Como ya hemos visto anteriormente, el viento, al tropezar con obstáculos que encuentra en
su camino, se frena y produce turbulencias. Un aerogenerador instalado en un lugar
inadecuado se verá perjudicado por turbulencias y vientos flojos.
Para evitar reducir el rendimiento de su aerogenerador, instálelo lo más alejado posible del
obstáculo y sobre una torre que eleve el molino por encima de este.
En el caso de encontrarse en un valle, instale su aerogenerador en la parte más baje, donde
el viento se encuentra canalizado, o mejor, en la parte más alta, donde el aerogenerador
será susceptible de captar el viento de cualquier dirección.
Tipos de torres
Influencia de obstáculos en el aerogenerador
14
ANEXOS C
1.5 Kw
Ficha técnica
1600,00
1400,00
1200,00
1000,00
800,00
1600,00
1400,00
1200,00
1000,00
800,00
600,00
600,00
400,00
400,00
200,00
200,00
0,00
0,00
0
2
4
6
8 0
Energía anual (Kwh)
1800,00
PRODUCCIÓN ANUAL 1.5KWPRODUCCIÓN ANUAL 1.5KW
1800,00
Energía anual (Kwh)
Potencia (W)
Potencia (W)
CURVA DE POTENCIA WS 1.5 CURVA DE POTENCIA WS 1.5
9000,00
8000,00
7000,00
6000,00
5000,00
4000,00
3000,00
2000,00
1000,00
12 4
14 6
16 8
1810 2012
14
16
18
20
8000,00
7000,00
6000,00
5000,00
4000,00
3000,00
2000,00
1000,00
0,00
0,00
10 2
9000,00
0
2
4
Velocidad del viento m/s
Velocidad del viento m/s
2500,00
2000,00
4000,00
3500,00
3000,00
2500,00
2000,00
1500,00
1500,00
1000,00
1000,00
500,00
500,00
0,00
0,00
0
2
4
6
8 0
Energía anual (Kwh)
3000,00
18000,00
16000,00
14000,00
12000,00
10000,00
8000,00
6000,00
4000,00
2000,00
12 4
14 6
16 8
1810 2012
14
16
18
20
Velocidad del viento m/s
Velocidad del viento m/s
CURVA DE POTENCIA WS 7.5 CURVA DE POTENCIA WS 7.5
8
4
10
6
12
8
10
12
18000,00
16000,00
14000,00
12000,00
10000,00
8000,00
6000,00
4000,00
2000,00
0,00
0,00
10 2
2
PRODUCCIÓN ANUAL 3.5KWPRODUCCIÓN ANUAL 3.5KW
Energía anual (Kwh)
Potencia (W)
Potencia (W)
3500,00
6
Velocidad
Velocidad media del viento
m/s media del viento m/s
CURVA DE POTENCIA WS 3.5 CURVA DE POTENCIA WS 3.5
4000,00
0
0
2
4
0
6
2
8
4
10
6
12
8
10
12
Velocidad
Velocidad media del viento
m/s media del viento m/s
PRODUCCIÓN ANUAL 7.5KWPRODUCCIÓN ANUAL 7.5KW
1.5 Kw
Características tecnicas
POTENCIA
1.5 Kw @ 250 rpm
DIÁMETRO DEL ROTOR
3.3 m
VELOCIDAD DE ARRANQUE
3 m/s
VELOCIDAD NOMINAL
12 m/s
PESO
155 kg
LONGITUD
2.9 m
PRODUCCIÓN ANUAL ESTIMADA
2383-4850 Kwh
EMISIONES DE CO2 AHORRADAS/AÑO
1550-3150 kg
TIPO
Rotor horizontal a barlovento
GENERADOR
Síncrono de imanes permanentes; 3 fases, 24-48-110-220 V a 50/60 Hz
ORIENTACIÓN
Sistema pasivo: Timón de orientación
CONTROL DE POTENCIA
Sistema de Paso Variable pasivo, centrífugo y amortiguado (diseño patentado)
TRANSMISIÓN
Directa
FRENO
Eléctrico
CONTROLADOR
Opción de conexión a red y para carga de baterías
INVERSOR
Eficiencia ≈ 95% ; Algoritmo MPPT
RUIDO
45 dB(A) a 60 m de distancia y viento de 8 m/s (según estándares BWEA)
PROTECCIÓN ANTI-CORROSIÓN
Diseño totalmente sellado + cataforesis + anodizado + pintura resistente a UV
TORRE
12, 14 y 18 m; con sistema hidráulico o mecánico de abatimiento
DISEÑO
Según norma IEC61400-2
ANEXOS D
1.5 Kw
Ficha técnica
1600,00
1400,00
1200,00
1000,00
800,00
1600,00
1400,00
1200,00
1000,00
800,00
600,00
600,00
400,00
400,00
200,00
200,00
0,00
0,00
0
2
4
6
8 0
Energía anual (Kwh)
1800,00
PRODUCCIÓN ANUAL 1.5KWPRODUCCIÓN ANUAL 1.5KW
1800,00
Energía anual (Kwh)
Potencia (W)
Potencia (W)
CURVA DE POTENCIA WS 1.5 CURVA DE POTENCIA WS 1.5
9000,00
8000,00
7000,00
6000,00
5000,00
4000,00
3000,00
2000,00
1000,00
12 4
14 6
16 8
1810 2012
14
16
18
20
8000,00
7000,00
6000,00
5000,00
4000,00
3000,00
2000,00
1000,00
0,00
0,00
10 2
9000,00
0
2
4
Velocidad del viento m/s
Velocidad del viento m/s
2500,00
2000,00
4000,00
3500,00
3000,00
2500,00
2000,00
1500,00
1500,00
1000,00
1000,00
500,00
500,00
0,00
0,00
0
2
4
6
8 0
Energía anual (Kwh)
3000,00
18000,00
16000,00
14000,00
12000,00
10000,00
8000,00
6000,00
4000,00
2000,00
12 4
14 6
16 8
1810 2012
14
16
18
20
Velocidad del viento m/s
Velocidad del viento m/s
CURVA DE POTENCIA WS 7.5 CURVA DE POTENCIA WS 7.5
8
4
10
6
12
8
10
12
18000,00
16000,00
14000,00
12000,00
10000,00
8000,00
6000,00
4000,00
2000,00
0,00
0,00
10 2
2
PRODUCCIÓN ANUAL 3.5KWPRODUCCIÓN ANUAL 3.5KW
Energía anual (Kwh)
Potencia (W)
Potencia (W)
3500,00
6
Velocidad
Velocidad media del viento
m/s media del viento m/s
CURVA DE POTENCIA WS 3.5 CURVA DE POTENCIA WS 3.5
4000,00
0
0
2
4
0
6
2
8
4
10
6
12
8
10
12
Velocidad
Velocidad media del viento
m/s media del viento m/s
PRODUCCIÓN ANUAL 7.5KWPRODUCCIÓN ANUAL 7.5KW
1.5 Kw
Características tecnicas
POTENCIA
1.5 Kw @ 250 rpm
DIÁMETRO DEL ROTOR
3.3 m
VELOCIDAD DE ARRANQUE
3 m/s
VELOCIDAD NOMINAL
12 m/s
PESO
155 kg
LONGITUD
2.9 m
PRODUCCIÓN ANUAL ESTIMADA
2383-4850 Kwh
EMISIONES DE CO2 AHORRADAS/AÑO
1550-3150 kg
TIPO
Rotor horizontal a barlovento
GENERADOR
Síncrono de imanes permanentes; 3 fases, 24-48-110-220 V a 50/60 Hz
ORIENTACIÓN
Sistema pasivo: Timón de orientación
CONTROL DE POTENCIA
Sistema de Paso Variable pasivo, centrífugo y amortiguado (diseño patentado)
TRANSMISIÓN
Directa
FRENO
Eléctrico
CONTROLADOR
Opción de conexión a red y para carga de baterías
INVERSOR
Eficiencia ≈ 95% ; Algoritmo MPPT
RUIDO
45 dB(A) a 60 m de distancia y viento de 8 m/s (según estándares BWEA)
PROTECCIÓN ANTI-CORROSIÓN
Diseño totalmente sellado + cataforesis + anodizado + pintura resistente a UV
TORRE
12, 14 y 18 m; con sistema hidráulico o mecánico de abatimiento
DISEÑO
Según norma IEC61400-2
ANEXOS
03
da a
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ado mtricidad
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Juan
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gente
Desde 1970, somos pioneros en
aprovechar la energía del viento. En
llevar luz donde no la hay. Cuatro
décadas dan para mucho. Hemos
aplicado nuestra tecnología en 50
países: Estados Unidos, Japón, Angola,
La Antártida... Hemos desarrollado
los aerogeneradores de pequeña
potencia más fiables por rendimiento y
robustez. Más de 4000 instalaciones en
todo el mundo han elegido un Bornay.
Súmate a la experiencia Bornay
Ahora es momento de contribuir a la
generación distribuida, poniendo a tu
disposición aerogeneradores específicos
para conexión a red.
Junto a ti, queremos recorrer un largo
camino, compartiendo experiencia,
conocimiento y técnica.
Queremos colaborar contigo,
garantizando la calidad de tus
instalaciones y aportando seguridad
a tus clientes. Cuando pienses en
minieólica, confía en Bornay.
Suma energía.
Súmate a la experiencia Bornay.
05
En movimien
ento desde 1970.
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Juan Bo
1970
07
El primer Bornay.
Hace 40 años, el hombre pisó la Luna por
primera vez.
Un sueño inalcanzable en el pasado, hecho
realidad gracias a la visión de algunos
pioneros. ¿Quién no recuerda la imagen de Neil
Armstrong?. De forma simultánea, en Europa,
en un pequeño pueblo de España próximo al
Mediterráneo, Juan Bornay, un joven electricista,
ideaba su primer aerogenerador a partir de
alternadores de coche, acoples mecánicos
y hélices de madera. Su inquietud: producir
energía a través del viento. Su motivación:
llevar luz a casa de sus abuelos. Bornay inició
así una andadura que le ha convertido cuatro
décadas más tarde en uno de los principales
fabricantes de aerogeneradores de pequeña
potencia en el mundo.
1978
erimentando
p
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en un pequeñ
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Juan Borna
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Partes de fibra
de vidreo.
Juan continuó la investigación y mejoró notablemente la calidad del Bornay. El cuerpo y el timón de orientación de los aerogeneradores
ya eran de fibra de vidrio. Incluso, desde el primer momento, además, el Bornay está provisto de un sistema de orientación provisto de
anillos rozantes y escobillas, facilitando la transmisión de energía sin riesgos para el aerogenerador. Estas mejoras consiguieron que la
empresa se abriera al mundo. La obtención de energía limpia, aprovechando la fuerza del viento, se fue asentando al mismo tiempo que
el planeta comenzaba a superar la resaca de la gran crisis del petróleo unos años antes.
1982
En 1982, Bornay comienza ya con una
producción seriada, creando el modelo
G200W equipado con un alternador
de inducción que mejora el punto
de arranque a bajas velocidades del
viento. Numerosos repetidores de
telecomunicaciones y pequeñas
09
Alternador de
inducción.
viviendas aisladas incorporan un
Bornay para garantizar su consumo
eléctrico, y Bornay se abre a nuevos
mercados: EE.UU., México, República
Dominicana o Argentina, entre otros.
Asimismo, la suma de los aerogeneradores
y las aerobombas de Bornay calman la sed
de importantes zonas de Angola o Tanzania,
en África.
1984
ndí inglés.
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y
Hasta La An
Juan Borna
Helices de nylon
inyectado.
Bornay evoluciona, pasa de fabricar hélices manual y artesanalmente, a fabricar hélices de nylon por inyección capaces de soportar
la carga de un huracán sin llegar a rotura. Esta innovación redujo los tiempos de producción e incrementó la durabilidad del Bornay.
El carácter pionero se va reforzando con una intensa experiencia en fabricación y comercialización. América, Europa y África ya
cuentan con la fiabilidad Bornay.
1988
11
Alternador de imanes
permanentes.
Paso variable.
La consolidación y madurez de la empresa es un hecho.La innovación y la motivación por llevar
energía donde no la hay impulsan a Bornay a dar un nuevo salto, creando un nuevo aerogenerador
equipado con alternador trifásico de imanes permanentes de 250 W y control de velocidad por
paso variable. Esto mejoró las prestaciones del Bornay, especialmente en velocidades de viento
bajas y medias. La introducción del sistema de frenado automático y el paso variable mecánico
permitió controlar el ángulo de ataque de las hélices respecto al viento, proporcionando un
arranque con escaso viento y el control a altas velocidades. Un reto constante para Bornay.
De hecho, en pocos años superó esta innovación, produciendo un aerogenerador con un rotor
equipado con paso variable tripala y una potencia nominal de 500 W.
1993
Hélices de fibra
de vidrio/carbono.
Bornay escucha las necesidades
del mercado y les da una nueva
respuesta, creando una nueva gama de
aerogeneradores. La gama Inclin, con
potencias de 250 W, 600 W, 1000 W
y 2500 W, equipos robustos que
sustituyen el paso variable por el sistema
de frenado por inclinación y las hélices
de nylon por hélices de fibra de vidrio y
carbono. La robustez, durabilidad y menor
mantenimiento de estos Bornay comienzan
a ser reconocidas en todo el mundo.
Frenado por
inclinación.
pulido con
a
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stra máqu
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“El perfeccdi edicación, gracicaeso de producción”
mucha
todo el pro uan Bornay
J
1997
El siglo XX toca a su fin. Las tecnologías de
la información abren paso a la sociedad del
conocimiento y la globalización. La humanidad
está obligada a mirar hacia delante con más
equilibrio. La sostenibilidad del planeta pasa a
ser una prioridad.
13
se hagio
y
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b
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c
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inici
marc
“Lo quiedo en unanacional”.
inter Juan Bornay
convert
Imanes de neodimio.
Bornay fusiona innovación y tecnología de
última generación. Integra imanes de neodimio,
que técnicamente multiplican por 2 su
potencia, reduciendo 3 veces su grosor. Se
actualiza la gama Bornay con aerogeneradores
de 250 W, 600 W, 1500 W y 3000 W, y
presentando un nuevo modelo de 6000 W de
potencia nominal.
2000
Hélices de fibra
de vidrio/carbono por RTM.
Tres décadas después de los primeros prototipos de Juan Bornay y sus experimentos simulando el
viento, Bornay ya es una marca de prestigio en el incipiente sector de las energías renovables. La
constante innovación y mejora de su productividad le lleva a consolidar también una estable red de
distribución internacional. Con una producción en serie con 5 modelos de hasta 6 kW, Bornay da
un nuevo paso, desarrollando un novedoso sistema de producción de hélices de fibra de vidrio o
carbono, basado en RTM, y con ello logra una relación peso/resistencia única en el mercado. Bornay
traza su actual visión estratégica: Aportar soluciones al mundo en energías limpias, siendo uno de los
fabricantes globales de referencia en la producción de aerogeneradores de pequeña potencia.
2008
La necesidad de disponer de sistemas
eficientes de producción de energías limpias
ya no tiene vuelta atrás. Bornay asume
el reto como una oportunidad y crea sus
aerogeneradores específicos para conexión a
red, adaptados a la normativa de cada país que
ya regula el vertido de procedencia mini eólica.
Sistemas de Conexion a Red.
15
Esta transformación orienta a Bornay a la
sinergia de sumar energía con otras fuentes
renovables como la fotovoltaica.
e acceso a .la
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Juan Bornay
Today
Hoy
Seguimos
evolucionado
contigo.
En el planeta ya no se concibe un desarrollo
que no sea respetuoso con el medio ambiente.
Los recursos son escasos. Y la demanda
energética cada vez mayor. Lo que comenzó
siendo un sueño es hoy una prioridad.
Aprovechar la energía del viento y fabricar
aerogeneradores fiables es una garantía y un
compromiso con la sostenibilidad del planeta.
Ante este horizonte, Bornay está presente en
más de 50 países como una referencia solvente
basada en la fiabilidad de su trayectoria y la
robustez de sus máquinas, queriendo aportar
al mundo soluciones en energías renovables
e invitando a los mejores profesionales del
sector a seguir evolucionando y sumarse a la
experiencia Bornay.
17
Un Bornay sin duda
BORNAY
600 1500 3000 6000
I n f o r m a ción y datos técnicos sujetos a cambios sin previo aviso.
Bornay
Aerogeneradores
BORNAY600
Curva de potencia
700
Potencia (W)
600
500
400
300
200
100
19
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0 2
4
6
8 10 12 14 16 18 20
Velocidad del viento m/s
Energía
Producción mensual (kWh)
300
250
200
150
100
50
0
0 2
4
6
8 10 12 14 16 18 20
Velocidad media anual (m/s)
Características técnicas
Número de hélices
Diámetro
Material
Dirección de rotación
Sistema de control
2
2 mts
Fibra de vidrio/carbono
En sentido contrario a las agujas del reloj
1. Regulador electrónico
2. Pasivo por inclinación
Características eléctricas
Trifásico de imanes permanentes
Ferrita
600 w
12, 24, 48 v
@ 1000
12 v 60 Amp
24 v 30 Amp
48 v 15 Amp
Velocidad del viento
3,5 m/s
11 m/s
13 m/s
60 m/s
2m
Características físicas
Peso aerogenerador
Peso regulador
Embalaje
Dimensiones - peso
Total
Garantía
1470 mm.
38 kg
7 kg
50 x 77 x 57 cm - 55 kg
104 x 27 x 7 cm - 4,7 kg
0,22 m3 - 59,7 Kgr
3 años
350 mm.
Para arranque
Para potencia nominal
Para frenado automático
Máxima velocidad del viento
3,7 m
1000 mm.
Alternador
Imanes
Potencia nominal
Voltaje
RPM
Regulador
360 mm.
1120 mm.
BORNAY1500
Potencia (W)
Curva de potencia
21
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
0 2
4
6
8 10 12 14 16 18 20
Velocidad del viento m/s
Energía
Producción mensual (kWh)
800
700
600
500
400
300
200
100
0
0 2
4
6
8 10 12 14 16 18 20
Velocidad media anual (m/s)
Características técnicas
Número de hélices
Diámetro
Material
Dirección de rotación
Sistema de control
2
2,86 mts
Fibra de vidrio/carbono
En sentido contrario a las agujas del reloj
1. Regulador electrónico
2. Pasivo por inclinación
Características eléctricas
Alternador
Imanes
Potencia nominal
Voltaje
RPM
Regulador
Trifásico de imanes permanentes
Neodimio
1500 w
24, 48, 120 v
@ 700
24 v 80 Amp
48 v 40 Amp
120v. Conexión red
Velocidad del viento
3,5 m/s
12 m/s
14 m/s
60 m/s
3,7 m
2040 mm.
1430 mm.
Para arranque
Para potencia nominal
Para frenado automático
Máxima velocidad del viento
Características físicas
Peso aerogenerador
Peso regulador
Embalaje
Dimensiones - peso
Total
Garantía
41 kg
8 kg
50 x 77 x 57 cm - 57 kg
153 x 27 x 7 cm - 6,8 kg
0,23 m3 - 61,8 Kgr
3 años
2m
370 mm.
2,7 m
470 mm.
1670 mm.
BORNAY3000
Curva de potencia
4000
3500
Potencia (W)
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
23
0 2
4
6
8 10 12 14 16 18 20
Velocidad de viento m/s
Energía
Producción mensual (kWh)
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
0 2
4
6
8 10 12 14 16 18 20
Velocidad media anual (m/s)
Característica técnicas
Número de hélices
Diámetro
Material
Dirección de rotación
Sistema de control
2
4 mts
Fibra de vidrio/carbono
En sentido contrario a las agujas del reloj
1. Regulador electrónico
2. Pasivo por inclinación
Características eléctricas
Alternador
Imanes
Potencia nominal
Voltaje
RPM
Regulador
Trifásico de imanes permanentes
Neodimio
3000 w
24, 48, 120 v
@ 500
24 v 150 Amp
48 v 75 Amp
120v. Conexión a red
Velocidad del viento
3,5 m/s
12 m/s
14 m/s
60 m/s
93 kg
14 kg
120 x 80 x 80 cm - 135 kg
220 x 40 x 15 cm - 19 kg
0,90 m3 - 154 Kgr
3 años
2m
470 mm.
3,7 m
Características físicas
Peso aerogenerador
Peso regulador
Embalaje
Dimensiones - peso
Total
Garantía
2610 mm.
2000 mm.
Para arranque
Para potencia nominal
Para frenado automático
Máxima velocidad del viento
645 mm.
2140 mm.
BORNAY6000
Curva de potencia
7000
Potencia (W)
6000
5000
4000
3000
2000
1000
25
0
0 2
4
6
8 10 12 14 16 18 20
Velocidad del viento m/s
Energía
Producción mensual (kWh)
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
0 2
4
6
8 10 12 14 16 18 20
Velocidad media anual (m/s)
Características técnicas
Número de hélices
Diámetro
Material
Dirección de rotación
Sistema de control
3
4 mts
Fibra de vidrio/carbono
En sentido contrario a las agujas del reloj
1. Regulador electrónico
2. Pasivo por inclinación
Características eléctricas
Alternador
Imanes
Potencia nominal
Voltaje
RPM
Regulador
Trifásico de imanes permanentes
Neodimio
6000 w
48, 120 v
@ 600
48 v 150 Amp
120v. Conexión red
Velocidad del viento
3,5 m/s
12 m/s
14 m/s
60 m/s
3135 mm.
2000 mm.
Para arranque
Para potencia nominal
Para frenado automático
Máxima velocidad del viento
Características físicas
Peso aerogenerador
Peso regulador
Embalaje
Dimensiones - peso
Total
Garantía
107 kg
18 kg
120 x 80 x 80 cm - 149 kg
260 x 40 x 15 cm - 22 kg
0,91 m3 - 171 Kgr
3 años
2m
495 mm.
3,7 m
645 mm.
2640 mm.
27
Instalaciones típicas
Aplicaciones aisladas
Consumos
Cantidad
Potencia
Horas
Alumbrado
Alumbrado
TV
Video
Ordenador
8
5
1
1
1
1
1
1
13
10
250
150
180
180
750
500
2
5
4
1
4
12
1
2
208 Wh
250 Wh
1000 Wh
150 Wh
720 Wh
2160 Wh
750 Wh
1000 Wh
Consumos
6238 Wh
Frigorífico
Lavadora
Pequeños consumos
Baterías
Tensión de batería
Días de autonomía
Capacidad batería
Produción
Paneles solares
Inversor
24 voltios
3 días
897 Ah - C100
Cantidad
10
Voltaje de entrada
Voltaje de salida
Frecuencia
Potencia máxima
5
24 voltios
300 voltios
50 Hz
2164 W pico
Potencia
Isolación
115
4
Velocidad del viento Potencia
Bornay 1500 neo 24 v.
Consumo diario
245
Cantidad
1
Producción
Cargador
Trifásico
Senoidal
Inversor
Consumo diario
4600 Wh
Consumo diario
2695 Wh
7295 Wh
Si
No
Pura
3000 W
A
Ps
29
B
I
R
A
Aerogenerador
Genera electricidad a partir de la fuerza del viento, tanto
de día como de noche. Su potencia deberá ser acorde a
las necesidades de consumo de la instalación.
Aplicaciones Aisladas
B
Batería
R
Almacena la energía generada por el aerogenerador y
paneles solares, suministrándola posteriormente para su
consumo. La autonomía mínima recomendada es de tres
días.
I
Inversor
Trasforma la electricidad almacenada en forma de
corriente continua, en electricidad apta para uso
doméstico: corriente alterna a 220 V. puede incorporar un
cargador de recarga de baterías en caso de disponer de
una fuente externa de CA como un grupo electrógeno.
Regulador
Controla la generación eléctrica del aerogenerador y
paneles solares, y el estado de la batería. Previene la
sobrecarga y descarga de las baterías.
Ps
Paneles Solares
Generan electricidad a través de la radiación solar, su
funcionamiento está limitado por tanto a las horas de
sol. En combinación con el aerogenerador, garantizan
una producción eléctrica estable durante todo el año. La
cantidad de paneles y su potencia, depende de la demanda
energética requerida.
Bombeo de agua
31
A
Aerogenerador
Genera electricidad a partir de la fuerza del viento, tanto
de día como de noche. Su potencia deberá ser acorde a
las necesidades de consumo de la instalación.
B
Batería
Almacena la energía generada por el aerogenerador y
paneles solares, suministrándola posteriormente para su
consumo. La autonomía mínima recomendada es de tres
días.
R
Regulador
Controla la generación eléctrica del aerogenerador y
paneles solares, y el estado de la batería. Previene la
sobrecarga y descarga de las baterías.
A
B
I
I
Inversor
Trasforma la electricidad almacenada en forma de
corriente continua, en electricidad apta para uso
doméstico: corriente alterna a 220 V. Puede incorporar un
cargador de recarga de baterías en caso de disponer de
una fuente externa de CA como un grupo electrógeno.
Ba
R
Bombeo de Agua
Bomba de agua sumergible alimentada a corriente alterna
220V, desde el inversor
Ba
A
Ps
33
I
A
Aerogenerador
Genera electricidad a partir de la fuerza del viento, tanto
de día como de noche. Su potencia deberá ser acorde a
las necesidades de consumo de la instalación.
Conexión a red
Ps
Paneles Solares
Generan electricidad a través de la radiación solar, su
funcionamiento está limitado por tanto a las horas del
sol. En combinación con el aerogenerador, garantizan
una producción eléctrica estable durante todo el año.
La cantidad de paneles y su potencia, depende de la
demanda energética requerida.
I
Inversor
Sincroniza la energía generada por el aerogenerador y/o
paneles con la red eléctrica y produce el vertido con la red
eléctrica.
Nuestro riguroso control de calidad,
avalado por la certificación ISO 9001:2008
unido a un control integral del proceso
productivo garantizan la fiabilidad del
Bornay. Así mismo, las instalaciones
bioclimáticas y nuestra autosuficiencia
energética optimizan los recursos
energéticos de nuestras instalaciones,
35
Mapa de Calidad Humano.
donde se fabrican y distribuyen los
aerogeneradores Bornay a cualquier
punto del planeta en 24-48 horas.
Pero el verdadero engranaje de calidad de
un Bornay son las personas. Un equipo
profesional muy implicado, altamente
comprometido, contribuye a consolidar la
robustez de la máquina.
El cuidado de los detalles y la fabricación
propia marcan la diferencia
s
meta. ULno o
a
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a
.
egas
día
“Nuncase lrlenuevan cadaa aprender
retos estar abierto su vida”.
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“Aporto larovocando que todas la
años, p ecánicas y mecanizaddose
piezas m os en Bornay, sean
fabricad calidad y garantía”.
total
.
Ramón Cerdáesde 1993
En Bornay d
MATERIAS
PRIMAS.
MECANICA.
ELECTRICIDAD. COMPOSITES.
1
2
3
Las materias primas utilizadas
en la fabricación de nuestros
aerogeneradores han sido
rigurosamente seleccionadas
para garantizar la fiabilidad
y durabilidad de la máquina.
Acero inoxidable, bronce y
fibra de carbono son algunos
de los materiales empleados.
En el área de Mecánica,
se transforman las materias
primas en semielaborados,
trabajando sobre planos,
controlando las tolerancias y
calidad de acabados.
En el área de Electricidad,
se elaboran los bobinados
y cuadros de control,
comprobando aislamiento y
continuidad en alternadores
y test de funcionalidad de los
reguladores
4
Con la fabricación de las
hélices mediante un proceso
RTM se consigue unas hélices
con una relación resistencia/
peso única. Previo a ser
destinadas al ensamblado
debe llevarse a cabo un
correcto catalizado.
COMPENSADO
TRANSMISION
Y EQUILIBRADO
ELECTRICA.
ENSAMBLAJE. DE HELICES.
37
5
Para la transmisión de la
energía entre el aerogenerador
y la torre, se utilizan 3 anillos
rozantes sobre el eje de
orientación y tres juegos de
escobillas.
6
Partiendo de la giratoria,
se ensambla el alternador,
las hélices y el resto de
elementos que conforman el
aerogenerador.
7
Con pesos y equilibrados
similares, se compensan las
hélices. Esto evita vibraciones
y aumenta la vida útil del
Bornay.
CONTROL
FINAL.
io trabajar en
“Es un prHivaily eg buen ambiente,
Bornay. mo y buena relación
compañerisn la dirección”.
co
ENTREGA.
I+D+I.
Lucía Berbegal. e 2007
En Bornay desd
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lo
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Ximo Bañuls. e 2001.
En Bornay desd
87
Tras el ensamblaje, todos los
elementos son revisados de
nuevo: timón, carcasa, hélices,
cono frontal, tornillería... Se
comprueba la potencia real del
alternador sobre banco.
9
El producto está en stock listo
para entregar a sus respectivos
clientes. a través de las
agencias de transportes más
fiables se garantizan entregas
en 24-48 horas..
10
Bornay es un ejemplo de
innovación constante desde
1970, contando con personal
técnico cualificado involucrado
en la mejora, evolución y
nuevos diseños de productos.
La sede central de Bornay está en
España (Europa).En Castalla, muy
próxima al Mar Mediterráneo.
Sus instalaciones disponen de un
edificio bioclimático de 1.500 m2
sobre una parcela de 6.500 m2.
La orientación al sur y la suma de
energía minieólica y fotovoltaica
facilita el
39
Edificio Bioclimatico.
autoabastecimiento energético,
así como un aprovechamiento
óptimo de los recursos naturales.
www.marcasmasvivas.com
Atención al Cliente y
Calidad Total.
Bornay ofrece un
soporte técnico y
servicio personalizado
a sus distribuidores e
instaladores autorizados.
Su certificación de
calidad ISO 9001 es una
garantía.
Responsabilidad Social.
A través de una intensa
implicación con sus
trabajadores y un máximo
respeto por el entorno,
Bornay es una empresa
responsable socialmente.
Reconocimiento
empresarial.
Bornay ha sido
reconocida con el Premio
Nova Medio Ambiente de
la Generalitat Valenciana
y el Premio Sol y Paz de
la Fundación Terra, por
su trayectoria empresarial
P.I. RIU, Cno. del Riu, s/n
03420 Castalla (Alicante) España
www.bornay.com
[email protected]
t. +34 965 560 025
f. +34 965 560 752
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06
Bornay desde 20
Juan Merlos. En
BORNAY 600
BORNAY1500
BORNAY3000
BORNAY6000
Número de hélices
Diametro
Material
Dirección de rotación
2
2 mts
Fibra de vidrio/carbono
2
2,86 mts
Fibra de vidrio/carbono
2
4 mts
Fibra de vidrio/carbono
3
4 mts
Fibra de vidrio/carbono
En el sentido contrario a las
agujas del reloj
En el sentido contrario a las
agujas del reloj
En el sentido contrario a las
agujas del reloj
En el sentido contrario a las
agujas del reloj
Sistema de control
1. Regulador electrónico
2. Pasivo por inclinación
1. Regulador electrónico
2. Pasivo por inclinación
1. Regulador electrónico
2. Pasivo por inclinación
1. Regulador electrónico
2. Pasivo por inclinación
Alternator
Trifásico de imanes
permanentes.
Imanes
Potencia Nominal
Voltaje
RPM
Regulador
Ferrita
600 w
12, 24, 48 v
@ 1000
12 v 60 Amp
24 v 30 Amp
48 v 15 Amp
Trifásico de imanes
permanentes.
Neodimio
1500 w
24, 48, 120 v
@ 700
24 v 80 Amp
48 v 40 Amp
120v. Conexión red
Trifásico de imanes
permanentes.
Neodimio
3000 w
24, 48, 120 v
@ 500
24 v 150 Amp
48 v 75 Amp
120v. Conexión red
Trifásico de imanes
permanentes.
Neodimio
6000 w
48, 120 v
@ 600
48 v 150 Amp
120v. Conexión red
3,5 m/s
11 m/s
13 m/s
60 m/s
3,5 m/s
12 m/s
14 m/s
60 m/s
3,5 m/s
12 m/s
14 m/s
60 m/s
3,5 m/s
12 m/s
14 m/s
60 m/s
38 kg
7 kg
50 x 77 x 57 cm - 55 kg
104 x 27 x 7 cm - 4,7 kg
0,22 m3 - 59,7 Kgr
3 años
41 kg
8 kg
50 x 77 x 57 cm - 57 kg
153 x 27 x 7 cm - 6,8 kg
0,23 m3 - 61,8 Kgr
3 años
93 kg
14 kg
120 x 80 x 80 cm - 135 kg
220 x 40 x 15 cm - 19 kg
0,90 m3 - 154 Kgr
3 años
107 kg
18 kg
120 x 80 x 80 cm - 149 kg
260 x 40 x 15 cm - 22 kg
0,91 m3 - 171 Kgr
3 años
Características técnicas
Características eléctricas
Velocidad de viento
Para arranque
Para potencia nominal
Para frenado automático
Máxima velocidad del viento
Características físicas
Peso aerogenerador
Peso regulador
Embalaje
Dimensiones - peso
Total
Garantía